CZ298857B6 - Electric charge transferring method and apparatus for making the same - Google Patents

Electric charge transferring method and apparatus for making the same Download PDF

Info

Publication number
CZ298857B6
CZ298857B6 CZ20014300A CZ20014300A CZ298857B6 CZ 298857 B6 CZ298857 B6 CZ 298857B6 CZ 20014300 A CZ20014300 A CZ 20014300A CZ 20014300 A CZ20014300 A CZ 20014300A CZ 298857 B6 CZ298857 B6 CZ 298857B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
charge
power
node
output
voltage
Prior art date
Application number
CZ20014300A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ20014300A3 (en
Inventor
Limpaecher@Rudolf
R. Limpaecher@Erik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=23286161&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CZ298857(B6) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed filed Critical
Publication of CZ20014300A3 publication Critical patent/CZ20014300A3/en
Publication of CZ298857B6 publication Critical patent/CZ298857B6/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M5/4505Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements

Landscapes

  • Power Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Supplying Of Containers To The Packaging Station (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Vending Machines For Individual Products (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

An apparatus and method therefore transfers electric charge between a charge storage device (25) and a first power terminal (11) having a plurality of first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3). The method interchanges charge between the charge storage device (25) and a first first-node (Vi1) of the plurality of first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3) through an inductive section (22, 26); and, when a predetermined charge has been interchanged between the charge storage device (25) and the first-node (Vi1) of said plurality of first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3), replacing the first first-node (Vi1) of the plurality of first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3) by a second first-node (Vi2, Vi3) of said plurality of the first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3). Charge is interchanged between the charge storage device (25) and the second first-node (Vi2, Vi3) of said plurality of the first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3)through the inductive section (22, 26). Preferably, the ratio of the charge interchanged between the charge storage device (25) and the first-node (Vi1) of said plurality of first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3) and the charge interchanged between the charge storage device (25) and the second first-node (Vi1, Vi3) of said plurality of the first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3) is equal to a ratio of the currents drawn from the first-node (Vi1) of said plurality of first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3) and the second first-node (Vi1, Vi3) of said plurality of the first-nodes (Vi1, Vi2, Vi3). Charge can also be interchanged between the charge storage device (15) and a second power terminal (12) using a similar method.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se obecně týká převedení elektrické energie a konkrétně způsobu pro převedení střídavé5 ho proudu na stejnosměrný proud, tj. usměrnění střídavého proudu, převedení stejnosměrného proudu na střídavý proud, převedení stejnosměrného proudu na střídavý proud, převedení stejnosměrného proudu na stejnosměrný prou a regulace jalového výkonu a zařízení k provádění těchto způsobů. Ačkoliv vynález má širokou oblast použití, je zejména použitelný v systémech pro distribuci a přenos energie bez ohledu na to, zda se jedná o průmyslovou komerční či vojenskou oblast použití.The invention generally relates to the conversion of electrical energy, and in particular to a method for converting AC to DC, i.e., rectifying AC, converting DC to AC, converting DC to AC, converting DC to DC, and reactive power control, and apparatus for carrying out these methods. Although the invention has a wide field of application, it is particularly applicable to power distribution and transmission systems regardless of whether it is an industrial commercial or military field of use.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Standardní usměrňovači zařízení, převádějící střídavý proud na stejnosměrný proud a používající nelineární zařízení, jakými jsou např. diodové atyristorové můstky, způsobují harmonické složky a jalový výkon v dodávce třífázového střídavého proudu, poskytující elektrický proud daným zařízením. Harmonické složky a jalový výkon jsou způsobeny nerovnoměrným zatížením vstupních fází. To znamená, že proud je odebírán z fáze, když vstupní střídavé fázové napětí je vyšší než výstupní stejnosměrné napětí, zatímco žádný proud není odebírán z fáze, když vstupní střídavé fázové napětí je nižší než výstupní stejnosměrné napětí.Standard rectifier devices converting alternating current to direct current and using non-linear devices such as diode atyristor bridges cause harmonic components and reactive power in the supply of three-phase alternating current providing electrical current to the devices. Harmonic components and reactive power are caused by uneven loading of input phases. That is, the current is drawn from the phase when the AC input voltage is higher than the DC output voltage, while no current is drawn from the phase when the AC input voltage is lower than the DC output voltage.

Růst počtu budičů motorů s regulací rychlosti a záložních zdrojů elektrické energie, které typicky vyžadují převedení střídavého proudu na stejnosměrný proud a následné převedení stejnosměrného proudu na střídavý proud k dosažení žádoucího střídavého napětí a frekvence na motoru, má za následek další deformaci tvaru vlny v dodávce střídavého proudu. Když se tvar vlny dodávky elektrického proudu zhorší, k čemuž např. dochází, když elektrárna zapojí generátor na námořní lodi do elektrické sítě, zařízení může začít špatně fungovat, přičemž tato skutečnost závisí na „čistém“ zdroji dodávky elektrické energie pro příslušnou operaci.The increase in the number of speed control motor drivers and back-up power sources, which typically require converting AC to DC and then converting DC to AC to achieve the desired AC voltage and frequency on the motor, results in further waveform distortion in the AC supply. current. When the waveform of the power supply deteriorates, such as when a power plant connects a generator on a seagoing ship to the power grid, the equipment may start to malfunction, depending on the "clean" power supply for the operation.

Cílem vynálezu bylo tudíž poskytnout způsob pro převedení energie, při kterém by se omezila deformace tvaru vlny dodávky střídavého proudu a zařízení k provádění tohoto způsobu.It was therefore an object of the present invention to provide a method for converting energy that reduces the waveform deformation of the AC supply and the apparatus for performing the method.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem vynálezu je způsob převedení elektrického náboje mezi zařízení pro uchování náboje a prvním výkonovým terminálem, majícím první množinu uzlových bodů, přičemž podstata toho35 to způsobu spočívá v tom, že zahrnuje vzájemnou výměnu náboje mezi řízením pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů skrze indukční sekci, nahrazení prvního uzlového bodu z první množiny uzlových bodů druhým uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů pro provedení převedení předem stanoveného náboje mezi zařízením pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů, a vzájemnou výměnu nábo40 je mezi zařízením pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů skrze indukční sekci.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of transferring an electrical charge between a charge storage device and a first power terminal having a first plurality of nodal points, the method comprising the interchange of a charge between the charge storage control and the first nodal point of the first plurality of nodal points through the induction section, replacing the first node of the first plurality of nodes with a second node of the first plurality of nodes to effect the transfer of the predetermined charge between the charge storage device and the first node of the first plurality of nodes, and for storing the charge and the second node from the first set of nodes through the induction section.

Výhodně při tomto způsobu druhý výkonový terminál má druhou množinu uzlových bodů a tento způsob dále zahrnuje vzájemnou výměnu náboje mezi zařízením pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem z druhé množiny uzlových bodů skrze indukční sekci, generování druhého řídicího signálu, který způsobí elektrické sepnutí od prvního uzlového bodu z druhé množiny uzlových bodů do druhého uzlového bodu z druhé množiny uzlových bodů pro provedení vzájemné výměny druhého zvoleného náboje, stanoveného řídicí jednotkou, mezi zařízením pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem z druhé množiny uzlových bodů, a vzájemnou výměnu náboje mezi zařízením pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem z druhé množiny uzlových bodů skrze indukční sekci.Preferably, in the method, the second power terminal has a second plurality of nodal points, and the method further comprises interchanging the hub between the charge storage device and the first nodal point from the second plurality of nodal points through the induction section, generating a second control signal a point from the second set of nodes to a second node of the second set of nodes to exchange the second selected charge, determined by the control unit, between the hub storage device and the first node of the second set of nodes, and the hub exchange between the storage devices a second nodal point from the second set of nodal points through the induction section.

-1 CZ 298857 B6-1 CZ 298857 B6

Výhodně způsob dále zahrnuje konfigurování prvního výkonového terminálu do formy výkonového terminálu pro střídavý proud a konfigurování druhého výkonového terminálu do formy výkonového terminálu pro střídavý proud.Preferably, the method further comprises configuring the first power terminal to form an AC power terminal and configuring the second power terminal to form an AC power terminal.

Výhodně způsob zahrnuje konfigurování prvního výkonového terminálu do formy výkonového terminálu pro střídavý proud a konfigurování druhého výkonového terminálu do formy výkonového terminálu pro stejnosměrný proud.Preferably, the method includes configuring the first power terminal to form an AC power terminal and configuring the second power terminal to form a DC power terminal.

Výhodně způsob dále zahrnuje konfigurování prvního výkonového terminálu do formy výkono10 vého terminálu pro stejnosměrný proud a konfigurování druhého výkonového terminálu do formy výkonového terminálu pro stejnosměrný proud.Preferably, the method further comprises configuring the first power terminal to form a DC power terminal and configuring the second power terminal to form a DC power terminal.

Výhodně při způsobu množina výkonových terminálů zahrnuje první výkonový terminál a druhý výkonový terminál, přičemž vzájemná výměna náboje mezi zařízením pro uchování náboje a prv15 ním výkonovým terminálem se provede mezi libovolným jedním z množiny výkonových terminálů a zařízením pro uchování náboje, a vzájemná výměna náboje mezi zařízením pro uchování náboje a druhým výkonovým terminálem se provede mezi libovolným jedním z množiny výkonových terminálů a zařízením pro uchování náboje.Preferably, in the method, the plurality of power terminals include a first power terminal and a second power terminal, wherein the interchange of charge between the charge storage device and the first power terminal is performed between any one of the plurality of power terminals and the charge storage device, and for storing the charge and the second power terminal, it is performed between any one of the plurality of power terminals and the charge storage device.

Výhodně první výkonový terminál a druhý výkonový terminál jsou identické výkonové terminály.Preferably, the first power terminal and the second power terminal are identical power terminals.

Výhodně vzájemná výměna náboje mezi zařízením pro uchování náboje a prvním výkonovým terminálem se střídá se vzájemnou výměnou náboje mezi zařízením pro uchování náboje a druhým výkonovým terminálem.Preferably, the interchange of charge between the charge storage device and the first power terminal alternates with the interchange of charge between the charge storage device and the second power terminal.

Výhodně vzájemná výměna náboje mezi zařízením pro uchování náboje a prvním výkonovým terminálem probíhá současně se vzájemnou výměnou náboje mezi zařízením pro uchování náboje a druhým výkonovým terminálem.Preferably, the interchange of charge between the charge storage device and the first power terminal takes place simultaneously with the interchange of charge between the charge storage device and the second power terminal.

Výhodně zařízení pro uchování náboje je tvořeno množinou kondenzátorů.Preferably, the charge retention device comprises a plurality of capacitors.

Výhodně zařízení pro uchování náboje je tvořeno jedním jediným kondenzátorem.Preferably, the charge storage device is formed by a single capacitor.

Výhodně indukční sekce je tvořen množinou indukčních cívek.Preferably, the induction section comprises a plurality of induction coils.

Výhodně indukční sekce je tvořena jednou jedinou indukční cívkou.Preferably, the induction section comprises one single induction coil.

Výhodně indukční sekce je tvořena vinutím jednofázového transformátoru.Preferably, the induction section is formed by winding a single-phase transformer.

Výhodně poměr zvoleného náboje, vzájemně vyměněného mezi elektrostatickým zařízením pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů a náboje, vyměněného mezi elektrostatickým zařízením pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů, je roven poměr elektrických proudů, proudících z prvního uzlového bodu z první množiny uzlových bodů a druhého uzlového bodu z první množiny uzlových bodů.Preferably, the ratio of the selected charge interchanged between the electrostatic charge storage device and the first node of the first plurality of nodes and the charge interchanged between the electrostatic charge storage device and the second node of the first plurality of nodes is equal to the ratio of electrical currents flowing from a first node from the first set of nodes and a second node from the first set of nodes.

Výhodně poměr zvoleného náboje, vyměněného mezi elektrostatickým zařízením pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem z druhé množiny uzlových bodů, a náboje, vyměněného mezi elektrostatickým zařízením pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem z druhé množiny uzlových bodů, je roven poměru elektrických proudů, proudících do prvního uzlového bodu z druhé množiny uzlových a druhého uzlového bodu z druhé množiny uzlových bodů.Preferably, the ratio of the selected charge exchanged between the electrostatic charge storage device and the first node of the second plurality of nodes and the charge exchanged between the electrostatic charge storage device and the second node of the second plurality of nodes is equal to the ratio of electrical currents flowing into a first node point from the second set of nodes and a second node point from the second set of nodes.

Dalším předmětem vynálezu je zařízení pro převedení náboje, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje indukční sekci, zařízení pro uchování náboje, spojené s indukční sekcí pro vytvoření rezonančního obvodu s indukční sekcí, první výkonový terminál, mající první množinu uzlových bodů, první množinu spínačů, spojující první výkonový terminál s rezonančním obvodem, řídicí jednotku pro řízení činnosti první množiny spínačů pro vzájemnou výměnu náboje mezi zařízením pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů skrzeAnother object of the invention is a charge transfer device comprising an induction section, a charge storage device coupled to an induction section to form a resonant circuit with an induction section, a first power terminal having a first set of nodal points, a first set of switches connecting the first power terminal to the resonant circuit, a control unit for controlling the operation of the first plurality of hub interchange switches between the charge storage device and the first node of the first plurality of nodes through

-2CZ 298857 B6 indukční sekci, pro nahrazení prvního uzlového bodu z první množiny uzlových bodů druhým uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů po vzájemné výměně předem stanoveného náboje mezi zařízením pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů, a pro následnou vzájemnou výměnu mezi zařízením pro uchování náboje a druhým uzlo5 vým bodem z první množiny uzlových bodů skrze indukční sekci.-28898857 B6 to replace the first node of the first plurality of nodes with a second node of the first plurality of nodes after interchange of a predetermined charge between the charge storage device and the first node of the first plurality of nodes, and for subsequent exchange between the charge storage device and the second node 5 from the first set of nodes through the induction section.

Výhodně řídicí jednotka je určena pro řízení činnosti první množiny spínačů pro vzájemnou výměnu prvního předem stanoveného množství náboje mezi prvním uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů a zařízením pro uchování náboje a pro vzájemnou výměnu druhého přelo dem stanoveného množství náboje mezi druhým uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů a zařízením pro uchování náboje, přičemž poměr prvního předem stanoveného množství náboje, vzájemně vyměněného mezi zařízením pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů, a druhého předem stanoveného množství náboje, vzájemně vyměněného mezi zařízením pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem z první množiny uzlových bodů, je roven poměru elektrických proudů, proudících z prvního uzlového bodu z první množiny uzlových bodů a druhého uzlového bodu z první množiny uzlových bodů.Preferably, the control unit is designed to control the operation of the first plurality of switches for interchanging the first predetermined amount of charge between the first node of the first plurality of nodes and the cartridge storage device and for interchanging the second predetermined amount of charge between the second node of the first set nodes and hub storage device, wherein the ratio of the first predetermined amount of charge interchanged between the hub storage device and the first node point of the first plurality of node points and the second predetermined amount of hub interchanged between the hub storage device and the second node by a point from a first set of nodal points is equal to the ratio of electric currents flowing from a first nodal point from a first set of nodal points to a second nodal point from a first set of nodal points.

Výhodně zařízení dále zahrnuje druhý výkonový terminál, mající druhou množinu uzlových bodů, a druhou množinu spínačů, spojujících druhý výkonový terminál a rezonanční obvod, přičemž řídicí jednotka je určena pro řízení činnosti druhé množiny spínačů pro vzájemnou výměnu třetího předem stanoveného množství náboje mezi prvním uzlovým bodem z druhé množiny uzlových bodů a zařízením pro uchování náboje a pro vzájemnou výměnu čtvrtého předem stanoveného množství náboje mezi druhým uzlovým bodem z druhé množiny uzlových bodů a zařízením pro uchování náboje, přičemž poměr třetího předem stanoveného množství náboje, vzájemně vyměněného mezi zařízením pro uložení náboje a prvním uzlovým bodem z druhé množiny uzlových bodů, a čtvrtého předem stanoveného množství náboje, vzájemně vyměněného mezi zařízením pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem z druhé množiny uzlových bodů, je roven poměr elektrických proudů, proudících do prvního uzlového bodu z druhé množiny uzlových bodů a druhého uzlového bodu z druhé množiny uzlových bodů.Preferably, the apparatus further comprises a second power terminal having a second plurality of nodal points and a second plurality of switches connecting the second power terminal and the resonant circuit, the control unit for controlling operation of the second plurality of switches to interchange a third predetermined amount of charge between the first nodal point a second plurality of nodes and a cartridge storage device and interchange a fourth predetermined amount of charge between the second nodal point of the second plurality of nodes and the cartridge storage device, the ratio of the third predetermined amount of cartridge interchanged between the cartridge storage device and a first nodal point from the second plurality of nodal points, and a fourth predetermined amount of charge interchanged between the charge storage device and the second nodal point of the second plurality of nodal points. The number of nodes is equal to the ratio of electric currents flowing to the first node from the second set of nodes and the second node from the second set of nodes.

Výhodně náboj, převedení z prvního výkonového terminálu k zařízení pro uchování náboje, je střídavě následován nábojem, převedeným ze zařízení pro uchování náboje k druhému výkonovému terminálu.Preferably, the charge transferred from the first power terminal to the charge storage device is alternately followed by the charge transferred from the charge storage device to the second power terminal.

Výhodně první výkonový terminál je konfigurován pro přejetí vícefázového proudu a druhý výkonový terminál je konfigurován pro dodávku vícefázového proudu.Preferably, the first power terminal is configured to receive a multiphase current and the second power terminal is configured to deliver a multiphase current.

Výhodně řídicí jednotka je určena pro řízení druhé množiny spínačů pro rekonstrukci tvaru vlny střídavého proudu na druhém výkonovém terminálu.Preferably, the control unit is designed to control a second plurality of AC waveform reconstruction switches at the second power terminal.

Výhodně první výkonový terminál je konfigurován pro přijetí vícefázového střídavého proudu a druhý výkonový terminál je konfigurován pro dodávku stejnosměrného proudu.Preferably, the first power terminal is configured to receive a multiphase alternating current and the second power terminal is configured to supply a direct current.

Výhodně první výkonový terminál je konfigurován pro přijetí stejnosměrného proudu a druhý výkonový terminál je konfigurován pro dodávku vícefázového střídavého proudu.Preferably, the first power terminal is configured to receive direct current and the second power terminal is configured to deliver a multiphase alternating current.

Výhodně první výkonový terminál je konfigurován pro přijetí stejnosměrného proudu a druhý výkonový terminál je konfigurován pro odebrání stejnosměrného proudu.Preferably, the first power terminal is configured to receive direct current and the second power terminal is configured to take direct current.

Výhodně první výkonový terminál je konfigurován pro přijetí vícefázového střídavého proudu a řídicí jednotka je určena pro řízení druhé množiny spínač pro vytvoření středního proudu, popsaného Fourierovými řadami.Preferably, the first power terminal is configured to receive a multiphase alternating current, and the control unit is designed to control a second set of switches for generating the medium current described by the Fourier series.

Výhodně jedna z Fourierových složek je taková, že střední proud je mino fázi s napětím dodávky vícefázového střídavého proudu.Preferably, one of the Fourier components is such that the intermediate current is less than the phase with the supply voltage of the multiphase AC current.

-3CZ 298857 B6-3GB 298857 B6

Výhodně jedna z Fourierových složek je taková, že střední proud je mimo fázi o 90 elektrických stupňů s napětím dodávky vícefázového střídavého proudu.Preferably, one of the Fourier components is such that the mean current is out of phase by 90 electrical degrees with a multi-phase AC power supply voltage.

Výhodně Fourierova složka je tvořena takovou harmonickou složkou základní frekvence více5 fázového střídavého proudu, že střední proud poskytuje harmonickou složku toku proudu.Preferably, the Fourier component is such a harmonic component of the fundamental frequency of the multi-phase AC current that the intermediate current provides the harmonic component of the current flow.

Výhodně první výkonový terminál a druhý výkonový terminál jsou identické terminály, které jsou spojen se sítí střídavého proudu, přičemž řídicí jednotka je určena pro řízení první množiny spínačů a druhé množiny spínačů pro řízení jalového proudu sítě střídavého proudu.Preferably, the first power terminal and the second power terminal are identical terminals that are connected to the AC network, the control unit for controlling the first set of switches and the second set of switches for controlling the reactive current of the AC network.

Výhodně zařízení dále zahrnuje rekuperační spínač, spojený se zařízením pro uchování náboje, přičemž řídicí jednotka je určena pro řízení rekuperačního spínače pro řízení zbytkového napětí zařízení pro uchování náboje.Preferably, the device further comprises a recuperation switch coupled to the charge storage device, wherein the control unit is designed to control the recuperation switch to control the residual voltage of the charge storage device.

Zařízení podle vynálezu představuje rezonanční zařízení pro převedení náboje, dále zařízení RCTA (RCTA = resonantní charge-transfer apparatus) a způsob podle vynálezu představuje způsob diferenciální a sekvenční rezonanční výměny náboje, dále způsob DSCI (DSCI = differential and sequintial resonant charge-interchange). Zařízení RCTA a způsob DSCI mají výhodu oproti známým zařízením pro převod energie, která spočívá vtom, že mimo jiné snižují deformaci tvaru vlny střídavého napájecího zdroje energie.The device according to the invention is a resonant charge transfer device, the RCTA (RCTA = resonant charge-transfer apparatus) and the method according to the invention is a differential and sequential resonant charge exchange method, DSCI (differential and sequential resonant charge-interchange). The RCTA apparatus and the DSCI method have an advantage over the known power conversion apparatuses, in that they also reduce the waveform deformation of the AC power supply.

Zařízení RCTA zmenšuje tento problém tím, že odebírá náboje ze všech fází vícefázového napájecího zdroje energie úměrně k poměru proudů vstupních fází. Tím poskytuje energii prostou harmonických složek, odebírá energii při jednotném účiníku a nezavádí jalovou energii do dodávky střídavého proudu.The RCTA alleviates this problem by taking charges from all phases of the multiphase power supply in proportion to the ratio of the input phase currents. This provides energy free from harmonic components, draws energy at a uniform power factor and does not introduce reactive energy into the AC supply.

Kromě toho, poněvadž zařízení RCA může být obousměrné, může zavádět proud prostý harmonických složek do vícefázové dodávky střídavého proudu při základní frekvenci, rovněž i sloučit sinusový tvar vlny elektrického proudu s žádoucí frekvencí a fází.In addition, since the RCA device can be bidirectional, it can introduce harmonic-free current into a multiphase AC supply at base frequency, as well as combining the sine waveform with the desired frequency and phase.

Zařízení RCTA obecně pracuje ve dvou cyklech. V prvním cyklu se žádoucí náboj odebere z každé fáze napájecího zdroje energie k nabití zařízení pro uchování energie. V druhém cyklu se náboj na zařízení pro uchování energie vybije skrze výstup zařízení RCTA. Provedením velkého množství výše uvedených cyklů za sekundu zařízení RCTA může odebrat náboj z napájecího zdroje a produkovat náboj skrze výstup k vytvoření žádoucího výstupního tvaru vlny.The RCTA generally operates in two cycles. In the first cycle, the desired charge is taken from each phase of the power supply to charge the energy storage device. In the second cycle, the charge on the energy storage device discharges through the output of the RCTA device. By performing a large number of the above cycles per second, the RCTA can remove charge from the power supply and produce charge through the output to produce the desired output waveform.

Tyto převody nábojů mohou nebo nemusí uskutečnit převod síťové energie ve směru ke vstupnímu koncovému bodu nebo od vstupního koncového bodu. Opakovanými výměnami náboje je možné dosáhnout síťového a regulovaného toku energie ve směru od vstupního koncového bodu k výstupnímu koncovému bodu nebo dodávku střídavého proudu s regulovaným jalovým výkonem.These charge transfers may or may not effect the transfer of mains energy towards or from the entry end point. By repeating the charge changes, it is possible to achieve mains and regulated power flow in the direction from the input end point to the output end point or to supply AC with a regulated reactive power.

Zařízení RCTA může pracovat buď s vícefázovým střídavým proudem nebo vícefázovým stejnosměrným proudem. Produkovaný tvar vlny může mít formu buď vícefázového střídavého proudu majícího žádoucí napětí a frekvenci nebo stejnosměrného proudu majícího žádoucí napětí a polaritu. Převod může být tvořen převodem ze střídaného proudu na střídavý proud nebo stejnosměrný, a převodem stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud nebo střídavý proud.The RCTA can operate with either multi-phase alternating current or multi-phase direct current. The waveform produced may take the form of either a multiphase alternating current having the desired voltage and frequency or a direct current having the desired voltage and polarity. The conversion may consist of a conversion from alternating current to alternating current or direct current, and by converting direct current into direct current or alternating current.

V případě regulace toku energie výměna náboje se ve většině aplikací provádí výměnou náboje mezi zdrojem energie a zařízením pro uchování energie a následnou výměnou náboje mezi zařízením pro uchování energie a výstupem. Avšak přímý tok energie mezi vstupním koncovým bodem a výstupním koncovým bodem může být rovněž realizován.In the case of energy flow control, the charge exchange is performed in most applications by exchanging the charge between the power source and the energy storage device and then charging the charge between the energy storage device and the output. However, a direct energy flow between the inlet end point and the outlet end point can also be realized.

Regulováním procesu výměny náboje z každého koncového bodu může být odebírán elektrický proud nebo do každého koncového bodu může být přiváděn elektrický proud, přičemž v případě,By regulating the charge exchange process from each endpoint, power can be drawn or power can be supplied to each endpoint,

-4CZ 298857 B6 že tento proud je zprůměrován nízkopásmovým filtrem, potom se dosáhne proudový tok prakticky prostý zvlnění.If this current is averaged by a low-pass filter, then a current flow practically free of ripple is achieved.

Výhodou vynálezu je to, že může používat vysokovýkonné tyristory, které pracují v samočinném režimu nebo režimu na bázi přirozené komutace. Tudíž nejsou žádoucí otvírací spínače, jakými jsou např. střídače s impulzovou šířkou modulací (PWM) používající bipolámí tranzistory s izolovanými hradly nebo řízení vypínaná hradla. V důsledku toho není žádoucí obvod pro řízení otevření těchto spínačů.An advantage of the invention is that it can use high-performance thyristors that operate in a self-acting or natural commutation mode. Thus, opening switches such as pulse width modulation (PWM) inverters using isolated gate bipolar transistors or tripped gate control are not desirable. Consequently, a circuit for controlling the opening of these switches is not desirable.

Vynález může použít konvenční tyristory, které jsou používány již více než 30 let. Na rozdíl od konvenčních výkonových elektronických obvodů, výkonové elektrické komponenty použité ve ío vynálezu jsou běžně dostupné a tudíž nemusí být nově vytvořeny. Rovněž tato zařízení mají nejvyšší jmenovité napětí, nejvyšší jmenovitý proud a jeden z nejnižších úbytků napětí v dopředném směru v porovnání s ostatními výkonovými elektronickými spínači. Tato zařízení rovněž mají nízké ztráty, nejsou nákladná a jsou dostupná v proudem. Tudíž je možné konstatovat, že zařízeníThe invention may employ conventional thyristors which have been used for more than 30 years. Unlike conventional power electronic circuits, the power electrical components used in the invention are commercially available and therefore need not be redesigned. Also, these devices have the highest rated voltage, highest rated current, and one of the lowest forward voltage drops compared to other power electronic switches. These devices also have low losses, are not costly and are available in current. Thus, it can be said that the device

RCTA překonává dosavadní technologii pro vysokoproudové a vysokonapěťové aplikace.RCTA outperforms existing technology for high-current and high-voltage applications.

Existuje mnoho aplikací pro zařízení RCTA a z působ DSCI. Tak např. zařízení RCTA může být použito v měniči střídavého proudu na střídavý proud, ve kterém k převodu energie dochází bez typické mezilehlé stejnosměrné vazby. Toto zařízení rovněž může být použito jako usměrňovač střídavého proudu na stejnosměrný proud, měnič stejnosměrného proudu na střídavý proud, více20 bránový měnič, kompenzátor harmonických složek, kompenzátor jalového výkonu a elektronický transformátor.There are many applications for RCTA and DSCI. For example, an RCTA device can be used in an AC to AC converter in which power conversion occurs without a typical intermediate DC coupling. This device can also be used as an AC / DC rectifier, a DC / AC converter, a multi-gate converter, a harmonic component compensator, a reactive power compensator, and an electronic transformer.

Znakem zařízení RCTA je převod vícefázového střídavého proudu, prostého harmonických složek, na buď vícefázový střídavý proud nebo stejnosměrný proud. To je dosaženo odebráním náboje, úměrného k poměru proudů vstupních fází, ze všech fází, provedených nabíjením zaří25 zení po uchování energie ze dvou vstupních fází, následovaným nahrazením jedné ze dvou těchto fází, třetí fází (tyto dvě operace představují výše uvedený způsob DSCI).A feature of the RCTA is the conversion of multiphase alternating current, devoid of harmonic components, into either multiphase alternating current or direct current. This is accomplished by removing the charge proportional to the ratio of the input phase currents from all phases performed by charging the device after storing energy from the two input phases, followed by replacing one of the two with a third phase (these two operations represent the above DSCI method).

Provedením nabíjení v regulovaných intervalech se zatěžuje vícefázový střídavý zdroj energie na požadovanou hodnotu výkonu v libovolné části střídavého cyklu. Zatěžováním vícefázového střídavého zdroje energie se rovnoměrně udržuje vyrovnaný a konstantní výkon. Regulovaným nabíjením elektrický proud může být odebrán ze vstupu, který je ve fázi se vstupním napětím, tudíž vstupní výkon má jednotný účiník. To vylučuje požadavek na korekci fázového úhlu nebo kondenzátorů typu VAR na vstupu zařízení RCTA. Tato technika není omezen jen na třífázové střídavé výkonové systémy, avšak může být rozšířena na libovolný vícefázový systém.Charging at controlled intervals loads the multiphase AC power source to the desired power value in any part of the AC cycle. The load of the multiphase AC power source maintains a balanced and constant power evenly. By controlled charging, the electric current can be drawn from the input that is in phase with the input voltage, so the input power has a uniform power factor. This eliminates the requirement for phase angle correction or VAR capacitors at the input of the RCTA. This technique is not limited to three-phase AC power systems, but can be extended to any multi-phase system.

Regulovaným vybíjením měnič střídavého proudu na střídavý prou může sloučit výstupní frekvenci na fázi.By controlling the discharge, the AC-to-AC converter can combine the output frequency per phase.

Kromě toho měnič střídavého proudu na střídavý proud může provádět energii z dodávky střídavého proudu na střídavý koncový bod, který má frekvenci a fázi určenou jiným střídavým zdro40 jem energie, jakým je např. generátor. Zaváděný náboj může být ve fázi s napětím jiného střídavého zdroje energie k převodu skutečné činné energie nebo zavádění náboj může obsahovat část náboje, která je fázově posunuta vůči napětí jiného střídavého zdroje energie, takže převod zahrnuje jalový výkon. Tento provozní režim umožňuje regulovaný převod energie z jednoho střídavého zdroje energie na jiný střídavý zdroj energie, který má rozdílnou fázi, napětí a frekvenci.In addition, the AC to AC converter may provide power from the AC supply to the AC endpoint having a frequency and phase determined by another AC power source, such as a generator. The charged charge may be in phase with the voltage of another AC power source to convert the actual active energy, or the charged charge may comprise a portion of the charge that is phase shifted relative to the voltage of the other AC power source so that the transmission includes reactive power. This operating mode allows the controlled conversion of power from one AC power source to another AC power source having different phase, voltage and frequency.

Použití měniče střídavého proudu na střídavý proud je regulovanou operací převodu energie mezi systémy s rozdílnými napětími. To umožňuje regulovaný tok energie do systému, ve kterém může dojít k napěťové, fázové a frekvenční nestabilitě. Tak např. měnič střídavého proudu na střídavý prou se může použít v elektrické veřejné síti jako hradlový regulátor k regulaci žádou50 čího toku energie. Hradlový regulátor může regulovat tok energie skrze střídavé přenosové vedení a omezovat tok energie uvnitř tepelných limitů přenosových vedení. Hradlový regulátor může být rovněž použit k převodu energie z jednoho regionálního střídavého výkonového systému naThe use of an AC to AC converter is a regulated operation for converting power between systems with different voltages. This allows a controlled flow of energy into the system where voltage, phase and frequency instability may occur. For example, an AC-to-AC converter can be used in a power utility as a gateway regulator to regulate the power demand. The gate controller can regulate the power flow through the AC transmission line and limit the power flow within the thermal limits of the transmission lines. The gate controller can also be used to convert power from one regional AC power system to

-5CZ 298857 B6 sousední střídavý výkonový systém. To může nahradit použití stejnosměrného spojovacího vedení mezi jednotlivými regionálními sítěmi.-5GB 298857 B6 adjacent AC power system. This may replace the use of DC interconnectors between regional networks.

V jiných aplikacích hradlový regulátor může regulovat tok energie k zeslabení subharmonické nestability regionální střídavé sítě.In other applications, the gate controller may regulate the energy flow to attenuate the subharmonic instability of the regional AC network.

Další aplikace měniče střídavého proudu na střídavý prou spočívá v převodu frekvence dodávky střídavého proudu na odlišnou výstupní frekvenci.To má široké použití, např. v pohonech motorů s proměnlivou rychlostí. Měnič střídavého proud na střídavý pro může dynamicky regulovat napětí, frekvenci, fázi, činný výkon a relativní výkon motoru na kontinuální bázi ve specifickém rozmezí. Poněvadž měnič střídavého proudu na střídavý proud může být regulován pro obousměrný tok energie, motor může být rovněž regulován pro dynamické brzdění v úplném čtyřkvadrantovém provozu.Another application of the AC inverter to AC is to convert the AC supply frequency to a different output frequency. This is widely used, eg in variable speed motor drives. The AC to AC converter can dynamically regulate voltage, frequency, phase, active power, and relative motor power on a continuous basis within a specific range. Since the AC to AC converter can be regulated for bidirectional power flow, the motor can also be regulated for dynamic braking in a full four quadrant operation.

V jiné aplikaci, ve které jednofázový transformátor je vložen do buď nabíjecího nebo vybíjecího cyklu, zařízení RCTA může tvořit elektrický transformátor s výstupní napěťovou regulací, změnou frekvence a fázovou regulací. Vstup a výstup může být buď stejnosměrný nebo střídavý.In another application in which a single-phase transformer is embedded in either a charge or discharge cycle, the RCTA device may form an electrical transformer with output voltage control, frequency change and phase control. The input and output can be either DC or AC.

Jednofázový transformátor poskytuje vyšší poměr mezi vstupním a výstupním napětím v širokém rozsahu ve srovnání s výše popsaným měničem střídavého proudu na střídavý proud. Jednofázový transformátor může být použit ke stupňovitému zvyšování nebo snižování vstupního napětí. Kromě toho jednofázový transformátor může být použit k dosažení úplné galvanické izolace mezi vstupem a výstupem. Poněvadž jednofázový transformátor je umístěn ve vysokofrekvenční sekci elektronického měniče, velikost magnetického jádra může být snížena.A single-phase transformer provides a higher ratio between input and output voltages over a wide range compared to the above-described AC to AC converter. A single-phase transformer can be used to step up or down the input voltage. In addition, a single-phase transformer can be used to achieve complete galvanic isolation between input and output. Since the single-phase transformer is located in the high-frequency section of the electronic converter, the size of the magnetic core can be reduced.

Mimoto typický střídavý transformátor je napájen elektrickou energii v libovolný okamžik nezávisle na činiteli zatížení, což značné snižuje účinnost při nízké a průměrné zátěži. Ve vynálezu účinnost je relativně konstantní, poněvadž jádro transformátoru je napájeno energii pouze tehdy, když je výkon žádoucí.In addition, a typical AC transformer is powered at any time independent of the load factor, which greatly reduces efficiency at low and average load. In the invention, the efficiency is relatively constant since the core of the transformer is powered only when power is desired.

Transformátor může být částí nabíjecího obvodu s tím, že je vložen mezi vstupní spínače a zařízení pro uchování náboje, nebo částí vybíjecího obvodu s tím, žeje vložen mezi zařízení pro uchování náboje a výstupní spínače.The transformer may be part of a charging circuit inserted between the input switches and the charge storage device, or a part of a discharge circuit inserted between the charge storage device and the output switches.

Uvedené zařízení jednofázového transformátoru umožňuje použití zařízení RCTA jako regulovaný elektrický transformátor. V případě, že je žádoucí snížit napětí v dodávce střídavého proudu, elektronický transformátor nejen provádí transformaci napětí, regulace výstupního napětí a kompenzaci jalového výkonu, avšak rovněž působí jako elektronický přerušovač obvodu, čímž vylučuje potřebu mechanického spínacího přístroje.Said single-phase transformer device allows the use of the RCTA as a regulated electrical transformer. If it is desired to reduce the voltage in the AC supply, the electronic transformer not only performs voltage transformation, output voltage control and reactive power compensation, but also acts as an electronic circuit breaker, eliminating the need for a mechanical switchgear.

Další aplikace elektrického transformátoru spočívá v použití tohoto transformátoru jako rozhraní mezi střídavým zdrojem elektrické energie a střídavou sítí. Výkon může být zvýšen z napětí na generátoru na napětí v přenosové síti. Poněvadž generátor nemusí pracovat při frekvenci střídavé sítě, je dosažena mnohem vyšší pružnost. Tak např. zdrojem elektrické energie může být turbína, generátor větrné nebo vodní elektrárny. Je dobře známé, že značně vyšší část výkonu může být zachycena pro jak větrnou tak i vodní elektrárnu, když generátor není nucen pracovat při konstantní frekvenci.Another application of an electrical transformer is to use this transformer as an interface between an AC power source and an AC network. The power can be increased from the generator voltage to the transmission network voltage. Since the generator may not operate at AC frequency, much greater flexibility is achieved. For example, the power source may be a turbine, a wind or hydro power generator. It is well known that considerably higher power can be captured for both wind and hydro power when the generator is not forced to operate at a constant frequency.

Další aplikace elektronického transformátoru spočívá v provedení snižování konfigurace převodu střídavého proudu na stejnosměrný pro stejnosměrné průmyslové procesy a v provedení zvyšování konfigurace převodu střídavého proudu na stejnosměrný prou na výstupu střídavého generátoru k přímému přenosu stejnosměrného proudu.Another application of the electronic transformer is to perform the AC / DC conversion configuration for DC industrial processes and to increase the AC / DC conversion configuration at the output of the AC generator for direct DC current transfer.

Použitím způsobu DSCI při usměrnění střídavého proudu na stejnosměrný proud výkon může být zcela regulován k poskytnutí vysoce regulovaného výstupu s minimálním zvlněním výstupníhoBy using the DSCI method to rectify AC to DC power, the power can be completely regulated to provide a highly regulated output with minimal ripple of the output

-6CZ 298857 B6 stejnosměrného napětí. Energie v zařízení pro uschování náboje je rezonančně vybita do stejnosměrného výstupního koncového bodu.-6GB 298857 B6 DC voltage. The energy in the charge storage device is resonantly discharged to the DC output end point.

Ve výhodném provedení třífázová dodávka střídavého proudu je aplikována na vstupní koncový bod zařízení RCTA, které prokazuje kladný, záporný nebo bipolámí stejnosměrný výstup. Na rozdíl od standardních technik používajících usměrňovacího můstku žádná izolace provedená transformátorem není žádoucí pro uzemňovací systém. Kromě toho, několik usměrňovačích modulů může pracovat paralelně s úplnou individuální regulací výkonu.In a preferred embodiment, a three-phase AC supply is applied to the input end point of the RCTA device that shows a positive, negative, or bipolar DC output. Unlike standard rectifier bridge techniques, no transformer insulation is desired for the earthing system. In addition, several rectifier modules can operate in parallel with full individual power control.

Znakem usměrňovače střídavého proudu na stejnosměrný proud je to, že výstupní polarita může být účinná ve velkém rozsahu stejnosměrného napětí s téměř okamžitou změnou polarity. Na rozdíl od standardních usměrňovačích procesů, ve kterých výstupní napětí je omezeno na maximální hodnotu závisející na vstupním střídavým napětím, ve vynálezu výstup může být značně zesílen, přičemž je omezen pouze selekcí aktivních a pasivních komponent. Schopnost zesílení má za následek v mnoha operacích to, že standardní napětí mohou být použita s vyloučením transformátorů a rovněž konstantní výstupky mohou být udržovány dokonce se značným poklesem střídavého napájecího zdroje energie. Tento pokles může mít formu cyklu nebo prodlužené časové periody.A feature of the AC / DC rectifier is that the output polarity can be effective over a wide DC voltage range with almost instantaneous polarity change. Unlike standard rectifier processes, in which the output voltage is limited to a maximum value depending on the input AC voltage, in the invention the output can be greatly amplified, limited only by the selection of active and passive components. The amplification capability results in many operations that standard voltages can be used excluding transformers and also constant protrusions can be maintained even with a significant drop in the AC power supply. This decrease may take the form of a cycle or extended periods of time.

Je možné provést několik následujících příkladů režimů napěťové regulace:Here are some examples of voltage control modes:

a) pulzní hustotní modulace zvýšením nebo snížením počtu nabíjecích a vybíjecích cyklů za předem stanovený časový interval,(a) pulse density modulation by increasing or decreasing the number of charge and discharge cycles over a predetermined period of time;

b) regulace zbytkového napětí zařízení pro uchování náboje, typicky provedena v části vybíjecího cyklu zařízení pro uchování náboje,b) controlling the residual voltage of the charge storage device, typically performed in a portion of the charge cycle of the charge storage device,

c) regulace nabíjecí energie zařízení pro uchování náboje během nabíjecího cyklu, a d) regulace vybíjecí energie zařízení pro uchování energie v průběhu vybíjecího cyklu.c) controlling the charge energy of the charge storage device during the charge cycle; and d) controlling the discharge energy of the energy storage device during the discharge cycle.

Důležitým znakem všech výše uvedených regulací je to, že většina z těchto regulací nevyžaduje otevírací spínače a spadá do kategorie operací s tzv. Jemnými spínači“.An important feature of all the above-mentioned controls is that most of these controls do not require opening switches and fall into the category of operations with so-called "fine switches".

Zařízení RCTA se může rovněž použít ve střídaěi, tj. měniči stejnosměrného proudu na střídavý proud, obrácením převodu střídavého proudu na stejnosměrný proud.The RCTA device can also be used in an inverter, i.e., a DC to AC converter, by reversing the AC to DC conversion.

Měnič stejnosměrného proudu na střídavý proud může sloučit střídavý napájecí zdroj elektrické energie s regulovanou napěťovou amplitudou, konstantní nebo proměnnou frekvencí a zvoleným fázovým úhlem. Mimoto energie může být převedena ze stejnosměrného napájecího zdroje elektrické energie na střídavý koncový bod, který má frekvenci na fázi určenou střídavým napájecím zdrojem elektrické energie. Měnič stejnosměrného proudu na střídavý proud může současně produkovat nejen činný výkon se zavedeným proudem jsoucím ve fázi s napětím, avšak rovněž generovat současně jalový výkon s proudem jsoucím v předstihu před tvarem vlny střídavého napětí nebo ve zpoždění za tvarem vlny střídavého napětí.The DC / AC converter may combine an AC power supply with a controlled voltage amplitude, a constant or variable frequency, and a selected phase angle. In addition, the energy may be transferred from a DC power supply to an AC end point having a frequency per phase determined by the AC power supply. At the same time, the DC-to-AC converter may not only produce active power with the input current in the voltage phase, but also generate reactive power simultaneously with the current in advance of the AC waveform or behind the AC waveform.

Jednou aplikací, která využívá výhody duálního režimu usměrnění střídavého proudu na stejnosměrný a převodu stejnosměrného proudu na střídavý proud, je uschování energie v baterii.One application that takes advantage of dual AC to DC mode and DC to AC conversion is the storage of battery power.

Energie se může odebrat ze střídavého proudu v průběhu dostupnosti elektrické energie na střídavé elektrické síti, a naopak uchovaná energie se může zpět vrátit do střídavé sítě, když je elektrická energie žádoucí.The energy may be drawn from the AC current during the availability of electricity on the AC grid, and conversely, the stored energy may be returned to the AC grid when electricity is desired.

Další aplikace spočívá v použití motorů s proměnnou rychlostí. Operace spočívající v převodu stejnosměrného napětí na střídavé napětí může uspokojovat požadavky motoru na jak činný výkon tak i jalový výkon. Operace spočívající v usměrnění střídavého proudu na stejnosměrný proud je použitelná v průběhu regulovaného dynamického brzdění se střídačem poskytujícím činný výkon stejnosměrnému napájecímu zdroji.Another application is the use of variable speed motors. The operation of converting DC voltage to AC voltage can satisfy the motor's requirements for both active power and reactive power. The operation of rectifying alternating current to direct current is applicable during controlled dynamic braking with an inverter providing active power to the DC power supply.

-7CZ 298857 B6-7EN 298857 B6

Zařízení RCTA může být použito ke spojení více než dvou výkonových koncových bodů se zařízením na uchování náboje k vytvoření vícebránového střídače. Všechny tyto brány mohou být konfigurovány tak, aby měly obousměrný tok energie, a mohou být kombinace střídavých nebo stejnosměrných složek, což umožňuje převod elektrické energie nebo energie z libovolné brány k libovolné jiné bráně. Do takového vícebránového střídače může být integrován transformátor. To by umožňovalo spojení výkonových koncových bodů, které mají rozdílné napěťové hodnoty. Za účelem poskytnutí redundantního zdroje mohou být použity dvě vstupní střídavé výkonové sběrnice. Podobné tříbránové konfigurace mohou být kombinovány se zařízením pro uchování náboje k poskytnutí nepřerušitelné dodávky elektrické energie.The RCTA can be used to connect more than two power endpoints to a charge retention device to form a multi-gate inverter. All of these gates can be configured to have bidirectional energy flow, and can be combinations of AC or DC components, allowing the transfer of electrical energy or power from any gateway to any other gateway. A transformer can be integrated into such a multi-gate inverter. This would allow the connection of power endpoints having different voltage values. Two input AC power buses can be used to provide a redundant source. Similar three-port configurations can be combined with a charge storage device to provide an uninterruptible power supply.

Zařízení RCTA může být použito jako statický voltampérový reaktivní regulátor, kompenzátor harmonických složek, napěťový regulátor nebo regulátor blikání.The RCTA can be used as a static volt-current reactive controller, harmonic compensator, voltage regulator, or flicker controller.

Stručný přehled obrázků na výkresechBrief overview of the drawings

Za účelem lepšího pochopení vynálezu v následující části této přihlášky vynálezu je uveden popis příkladů provedení vynálezu, ve kterém jsou činěny odkazy na přiložené výkresy, na kterých obr. 1 zobrazuje elektrické zapojení výkonového měniče s měničem frekvence a se schopností obousměrného toku výkonu, obr. 2 zobrazuje typické tvary vln výkonového měniče zobrazeného na obr. 1 a pracujícího při jednotkovém vstupním a výstupním účiníku, obr. 3 zobrazuje typické tvary vln měniče zobrazeného na obr. 1, pracujícího při jednotkovém vstupním účinku, napájecího jalovým výkonem a poskytujícího zesílení napětí, obr. 4 zobrazuje elektrické zapojení měniče stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud se schopností obousměrného toku výkonu, obr. 5 zobrazuje blokový diagram vícefázového měniče se vstupy na střídavý proud a stejnosměrný proud a výstupy na střídavý proud a stejnosměrný proud, obr. 6 zobrazuje elektrické zapojení dalšího provedení výkonového měniče se současně probíhajícími vstupními a výstupními operacemi, obr. 7 zobrazuje elektrické zapojení dynamického kompenzátoru jalového výkonu, obr. 8 zobrazuje typické tvary vln dynamického kompenzátoru jalového výkonu, zobrazeného na obr. 7, se dvěma operačními cykly, obr. 9 zobrazuje elektrické zapojení elektronického transformátoru, který kombinuje regulaci frekvence s transformací napětí, obr. 10 zobrazuje elektrické zapojení elektronického transformátoru se současně probíhajícími vstupními a výstupními operacemi, obr. 11 zobrazuje elektrické zapojení výkonového měniče používajícího tři kondenzátory, obr. 12 zobrazuje napětí na kondenzátoru a nabíjecí proudy výkonového měniče, používajícího tři kondenzátory a zobrazeného na obr. 11, pro typický nabíjecí proces, obr. 13 zobrazuje několik cyklů napěťového a proudového vstupu pro výkonový měnič zobrazený na obr. 11, obr. 14 zobrazuje výstupní napětí v několika cyklech střídavého proudu výkonového měniče zobrazeného na obr. 11, obr. 15 zobrazuje napětí na kondenzátoru a nabíjecí proudy výkonového měniče se třemi kondenzátory, zobrazeného na obr. 11, pro typický nabíjecí proces se zbytkovým napětím na kondenzátorech,In order that the invention may be more fully understood, reference is now made to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows the electrical connection of a power converter with frequency converter and bidirectional power flow capability; FIG. 2 Fig. 3 shows typical waveforms of the power converter shown in Fig. 1 operating at unit input and output power factor; Fig. 3 illustrates typical waveforms of the converter shown in Fig. 1 operating at unit input effect, reactive power supply and providing voltage amplification; Fig. 4 shows the electrical connection of a DC to DC converter with bidirectional power capability; Fig. 5 shows a block diagram of a multiphase inverter with AC and DC inputs and AC and DC outputs; Figure 6 shows the electrical connection of another embodiment of the power converter with simultaneous input and output operations, Figure 7 shows the electrical connection of the dynamic reactive power compensator, Figure 8 shows the typical waveforms of the dynamic reactive power compensator shown in Figure 7 with two operation cycles. Figure 9 shows the electrical connection of an electronic transformer that combines frequency control with voltage transformation; Figure 10 shows the electrical connection of an electronic transformer with simultaneous input and output operations; Figure 11 shows the electrical connection of a power converter using three capacitors; the capacitor voltage and charging currents of the three-capacitor power converter shown in Fig. 11 for a typical charging process, Fig. 13 shows several cycles of voltage and current input for The power converter shown in Fig. 11, Fig. 14 shows the output voltage in several AC cycles of the power converter shown in Fig. 11, Fig. 15 shows the capacitor voltage and charging currents of the three-capacitor power converter shown in Fig. 11 for typical charging process with residual voltage on capacitors,

-8CZ 298857 B6 obr. 16 zobrazuje elektrické zapojení dalšího provedení výkonového měniče se třemi kondenzátory, obr. 17 zobrazuje skupinu parametrických operačních křivek toku reálného výkonu v závislosti na fázovém úhlu zbytkového napětí pro výkonový měnič se třemi kondenzátory zobrazený na obr. 11 a 16, obr. 18 zobrazuje skupinu parametrických operačních křivek toku jalového výkonu v závislosti na fázovém úhlu zbytkového napětí pro výkonový měnič se třemi kondenzátory zobrazený na obr. 11 a 16, obr. 19 zobrazuje skupinu parametrických operačních křivek pro regulaci toku vstupního výkonu ío danou činným výkonem v závislosti na úhlu toku činného výkonu pro výkonový měnič se třemi kondenzátory zobrazený na obr. 11 a 14, obr. 20 zobrazuje graf skupiny parametrických operačních křivek pro regulaci toku výstupního výkonu danou jalovým výkonem v závislosti na úhlu toku jalového výkonu pro výkonový měnič se třemi kondenzátory zobrazený na obr. 11 a 16, a obr. 21 zobrazuje elektrické zapojení výstupní sekce výkonového měniče s dodatečnými komutačními indukčními cívkami k omezení proudového poměru změny komutačních spínačů.Fig. 16 shows the electrical connection of another embodiment of a three-capacitor power converter; Fig. 17 shows a group of parametric real-time power flow curves depending on the residual voltage phase angle for the three-capacitor power converter shown in Figs. 11 and 16; Fig. 18 shows a group of parametric operating curves of reactive power flow versus the residual voltage phase angle for a three-capacitor power converter shown in Figs. 11 and 16; Fig. 19 shows a group of parametric operating curves for controlling the input power flow given by the active power. 11 and 14, FIG. 20 shows a graph of a group of parametric operating curves for controlling the output power flow given a reactive power versus a reactive power flow angle for a power converter 11 and 16, and FIG. 21 shows the electrical wiring of the output section of the power converter with additional commutating inductors to limit the current ratio of the change of commutating switches.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

I. Výkonový měnič střídavého proudu na střídavý proudI. AC / AC power converter

a. Elektrické zapojenía. Electrical connections

Obr. 1 zobrazuje elektrické zapojení jednoho příkladu zařízení RCTA použitého jako výkonový měnič 5 střídavého proudu na střídavý proud s frekvenčním měničem a se schopností obousměrného toku energie. Na tomto měniči střídavého proudu na střídavý proud je níže popsána základní struktura zařízení RCTA, rovněž i podstata způsobu DSCI. Existuje několik provedení zařízení RCTA a způsobu DSCI, avšak všechna tato provedení mají v podstatě stejnou základní strukturu resp. podstata jejich činnosti je v podstatě stejná.Giant. 1 shows the electrical wiring of one example of an RCTA device used as an AC to AC power converter 5 with a frequency converter and with bidirectional power flow capability. The basic structure of the RCTA, as well as the nature of the DSCI method, is described below on this AC to AC converter. There are several embodiments of the RCTA apparatus and the DSCI method, but all of these embodiments have substantially the same basic structure or structure. their essence is essentially the same.

Měnič střídavého proudu na střídavý prou může být přímo spojen se střídavou sítí bez použití transformátoru. To vylučuje transformátorové ztráty, rovněž i snižuje náklady na měnič, prostorové požadavky měniče a hmotnost měniče. Je zřejmé, že transformátor může být použit v případě, že je navrženo specifické zařízení, které vyžaduje rozdílné vstupní napětí.The AC-to-AC converter can be directly connected to the AC grid without the use of a transformer. This eliminates transformer losses as well as reduces drive cost, drive space requirements and drive weight. Obviously, a transformer can be used if a specific device that requires a different input voltage is designed.

Měnič 5 střídavého proudu na střídavý prou zahrnuje třífázový vstupní první výkonový terminál 11 pro přijmutí třífázové střídavé dodávky elektrické energie, třífázový nízkopásmový vstupní filtr 10, vstupní spínačovou sekci 20, vstupní indukční sekci 22, zařízení 25 pro uchování náboje, výstupní indukční sekci 26, výstupní spínačovou sekci 30, třífázový nízkopásmový výstupní filtrThe AC / AC converter 5 includes a three-phase input first power terminal 11 for receiving a three-phase AC power supply, a three-phase low-pass input filter 10, an input switch section 20, an input induction section 22, a charge storage device 25, an output induction section 26 switch section 30, three-phase low-pass output filter

40 a třífázový výstupní druhý výkonový terminál 12 pro dodávku výstupního napětí.40 and a three-phase output second power terminal 12 for supplying output voltage.

Třífázový nízkopásmový filtr 10 snižuje proudové zvlnění na nepatrnou hodnotu. Kromě toho, filtrace vysokých frekvencí snižuje jak kapacitní tak i induktivní hodnotu filtru. Třífázový nízkopásmový filtr 10 zahrnuje indukční cívku Lfil, Lfi2 a Lfi3 a kondenzátory Cfi/1, Cfi2/1 a CA2/3 v konfiguraci „L-C“ nebo konfiguraci „delta“. Rovněž by mohla být použita konfigurace „hvězda“. Při spínací frekvenci kolem 2000 Hz je mezní frekvence nízkopásmového vstupního filtru zvolena kolem asi 600 HZ.The three-phase low-pass filter 10 reduces the current ripple to a slight value. In addition, high frequency filtration reduces both the capacitance and the inductive value of the filter. The three-phase low-pass filter 10 comprises an inductor Lfil, Lfi2 and Lfi3 and capacitors Cfi / 1, Cfi2 / 1 and CA2 / 3 in the "L-C" or "delta" configuration. A star configuration could also be used. At a switching frequency of about 2000 Hz, the cut-off frequency of the low-pass input filter is selected to be about 600 Hz.

Vstupní spínaěová sekce 20 reguluje nabíjení zařízení 25 pro uchování náboje z fází třífázového napájecího zdroje elektrické energie. Vstupní spínaěová sekce 20 zahrnuje šest vstupních spínačů Silp, Siln, Si2n, Si3p a Si3n, přičemž ke každé vstupní fázi jsou připojeny dva spínače s opačnou polaritou. Tyto vstupní spínače mohou být tvořeny konvenčními tyristory. Vstupní indukčníThe input switch section 20 controls the charging of the charge storage device 25 from the phases of the three-phase power supply. The input switch section 20 comprises six input switches Silp, Siln, Si2n, Si3p and Si3n, with two opposite polarity switches connected to each input phase. These input switches may consist of conventional thyristors. Input inductive

-9CZ 298857 B6 sekce 22 zahrnuje dvě indukční cívky Lal a La2. Indukční cívka Lal je zapojena do série mezi tři kladné vstupní spínače Silp, Si2p a Si3p a zařízení 25 pro uchování náboje, zatímco indukční cívka La2 je zapojena do série mezi tři záporné vstupní spínače Siln, Si2n a Si3n a zařízení 25 pro uchování náboje. Pouze jedna nabíjecí cívka může být použita, avšak z důvodu symetrie jsou zobrazeny dvě.Section 29 includes two inductors L1a and La2. The induction coil La1 is connected in series between the three positive input switches Silp, Si2p and Si3p and the charge storage device 25, while the induction coil La2 is connected in series between the three negative input switches Siln, Si2n and Si3n and the charge storage device 25. Only one charging coil can be used, but due to symmetry, two are shown.

Zařízení 25 pro uchování náboje uchovává náboj ze vstupních fází a vybíjí uchovaný náboj k třífázovému výstupnímu druhému výkonovému terminálu 12. V tomto provedení zařízení 25 pro uchování náboje zahrnuje kondenzátor Co zapojený do série s indukčními cívkami Lal a La2.The charge storage device 25 stores the charge from the input phases and discharges the stored charge to the three-phase output second power terminal 12. In this embodiment, the charge storage device 25 includes a capacitor Co connected in series with the inductors L1a and La2.

Výstupní indukční sekce 26 je jednou částí rezonančního vybíjecího otvoru tvořeného zařízením 25 pro uchování náboje. Výstupní indukční sekce 26 zahrnuje dvě indukční cívky Lbl a Lb2. Pouze jedna nabíjecí indukční cívka může být použita, avšak z důvodu symetrie jsou zobrazeny dvě.The output induction section 26 is one part of the resonant discharge opening formed by the charge storage device 25. The output induction section 26 comprises two induction coils Lb1 and Lb2. Only one charging inductor can be used, but due to symmetry, two are shown.

Výstupní spínačová sekce 30 reguluje vybíjení kondenzátoru Co. Výstupní spínačová sekce 20 zahrnuje šest výstupních spínačů Solp, Solln, So2p, So2n, So3p, přičemž každá výstupní fáze je spojena se dvěma spínači o opačné polaritě. Výstupní spínače mohou být tvořeny konvenčními tyristory.The output switch section 30 regulates the discharge of capacitor Co. The output switch section 20 comprises six output switches Solp, Solln, So2p, So2n, So3p, each output phase being connected to two switches of opposite polarity. The output switches can be conventional thyristors.

Indukční cívka Lbl je zapojena do série mezi zařízení 25 pro uchování náboje a tři kladné výstupní spínače Solp, So2p a So3p, zatímco indukční cívka La2 je zapojena do série mezi zařízení 25pro uchování náboje a tři záporné výstupní spínače Soln, So2n a So3n.The induction coil Lbl is connected in series between the charge storage devices 25 and three positive output switches Solp, So2p and So3p, while the induction coil La2 is connected in series between the charge storage devices 25 and three negative output switches Soln, So2n and So3n.

Třífázový nízkopásmový výstupní filtr 40 zahrnuje libovolné zvlnění a poskytuje třífázový střídavý výstup téměř prostý harmonických složek. Třífázový nízkopásmový výstupní filtr 40 zahrnuje indukční cívky Lfol, Lfo2 a Lfo3 a kondenzátory Cfa3/1, Cfa2/1, Cfa2/3, Cfb3/1, Cfb2/1 a Cfb2/3 zapojené do konfigurace „C-L-C“ nebo konfigurace „Pí“. V případě, že je zvolena konfigurace „Pi“, elektrický obvod má výbornou symetrii.The three-phase low-pass output filter 40 includes any ripple and provides a three-phase AC output nearly devoid of harmonic components. The three-phase low-pass output filter 40 includes inductors Lfol, Lfo2 and Lfo3 and capacitors Cfa3 / 1, Cfa2 / 1, Cfa2 / 3, Cfb3 / 1, Cfb2 / 1 and Cfb2 / 3 connected to the "C-L-C" or "Pi" configuration. If the "Pi" configuration is selected, the electrical circuit has excellent symmetry.

b. Způsob DSCIb. DSCI method

Za účelem vysvětlení principu způsobu DSCI a vlastní komutace v následující části je popsána matematická teorie pro operace s jednotkovými vstupními a výstupními účiníky.In order to explain the principle of DSCI method and commutation itself in the following section, a mathematical theory for operations with unit input and output power factors is described.

Vstupní a výstupní fázové napětí může být definováno následovně:The input and output phase voltages can be defined as follows:

Kesinío/) Kesinío /) (la) (la) - 2λ7 3) - 2λ7 3) (lb) (lb) )<4Ϊιι(αΜ + 2n! 3) ) <4Ϊιι (αΜ + 2n! 3) (1c) (1c) (2a) (2a) -2xi 3) -2xi 3) (2b) (2b) + 2xl3) + 2xl3) (2c) (2c)

kde Voje špičkové vstupní fázové napětí, ω je frekvence střídavé dodávky elektrické energie, Vn, V,2 a Vl3 jsou uzlové body z první množiny, reprezentované v příkladu provedení vstupními fázovými napětími vstupních fází 1, 2 resp. 3, Vou je špičkové fázové výstupní napětí, coou je frekvence výstupního napětí, a V0], Vo2 a Vo3 jsou uzlové body z druhé množiny, reprezentované výstupními fázovými napětími výstupních fází 1, 2 resp. 3.where V i is the peak input phase voltage, ω is the AC supply frequency, V n , V, 2 and V 13 are the nodes of the first set represented in the exemplary embodiment by the input phase voltages of the input phases 1, 2 and 3 respectively. 3, V ou is the peak phase output voltage, ou is the output voltage frequency, and V 0 ], V o2 and V o3 are nodes from the second set represented by the output phase voltages of the output phases 1, 2 and 3, respectively. 3.

-10CZ 298857 B6-10GB 298857 B6

Mezi okamžitými vstupními fázovými napětími platí, že |Vh| > |Vij| > |Vik|, a dvě ze třech vstupních sdružených napětí jsou definována jako Va = |ν„ - Vyl a Vb = |Va - Vik|, kde i, j a k mohou být fáze 1, 2 nebo 3.Among instantaneous input phase voltages, | Vh | > Vij | > | V ik |, and two of the three input line voltages are defined as V a = | ν "- Vy1 and Vb = | Va - V ik |, where i, as can be phases 1, 2 or 3.

Za účelem nabití kondenzátoru Co a dosažení vlastní komutace tyristorů v čase ť = ť0 tyristory odpovídající nejvyšší a nejnižší absolutní hodnotě fázových napětí, t znamená, že vstupní fáze „i“ a „k“ jsou aktivovány. Tudíž diferenciální napětí Vb je přiloženo na sériovou kombinaci kondenzátoru Co a indukčních cívek Lal a La2. Diferenciální napětí Vb je přiloženo, dokud tyristor není sdružen se střední absolutní hodnotou fázového napětí, tj. dokud vstupní fáze ,j“ není aktivován v čase ť = t'i10In order to charge the capacitor Co and to achieve the proper commutation of the thyristors at time ť = 0 0 thyristors corresponding to the highest and lowest absolute values of the phase voltages, t means that the input phases "i" and "k" are activated. Thus, the differential voltage Vb is applied across the series combination of capacitor C and the inductors Lal and La2. The differential voltage Vb is applied until the thyristor is associated with the mean absolute value of the phase voltage, ie until the input phase, j ', is activated at time t' = t'i10

Za předpokladu, že t0' je rovna 0, nabíjecí proud a kondenzátorové napětí pro t0' < ť < t,' jsou kdeAssuming that t 0 'is equal to 0, the charging current and capacitor voltage for t 0 '<ť<t,'are where

4(/ ')“4sin(fiW') 4 (/ ') 4sin (fiW') (3») (3 ») PX/')»r*(i-cos(fiW')) PX / ') »r * (i-cos (fiW')) (3b) (3b) fi»,=i/V£Q fi,, = i / V £ Q (4a) (4a) z=JlTc. z = JlTc. (4b) (4b) l.= V>IZ l. = V> IZ (4c) (4c) L “ Lal + La2, L 'Lal + La2, (4d) (4d)

Při ť = t)' tyristor fáze ,j“ je aktivován k přiložení diferenciálního napětí Va na kondenzátor Co. Kromě toho, přiložený napětí Vy k opačnému konci tyristorů sdruženého s fází „k“ způsobí, že tyristor sdružený s fází „k“ je vyveden z vlastní komutace.At t = t '', the phase thyristor, j ", is activated to apply the differential voltage V and to the capacitor Co. In addition, the applied voltage Vy to the opposite end of the thyristors associated with phase "k" causes the thyristor associated with phase "k" to be discharged from its own commutation.

Při ť = t2', kdy kondenzátor Co je zcela nabit na diferenciální napětí Vc(t2'), nabíjecí proud se stane nulovým a nabíjecí proces je dokončen. Napětí a proud v čase t/ > t2' jsou dány rovnicemi (5) a (6).At t '= t 2 ', when the capacitor Co is fully charged to the differential voltage V c (t 2 '), the charging current becomes zero and the charging process is completed. The voltage and current at time t /> t 2 'are given by equations (5) and (6).

(5) v# ) - y.w i >+-«»(».(' -6)+^)] <6>(5) in #) - yw i> + - «» (»((-6) + ^)) < 6 >

kdewhere

4=(//z* +(v. i z π φ = ώΠ/,Ζ /(/’Ζ1 + (K. - Vt )T ] (8)4 = (// z * + (v. Iz π φ = ώΠ /, Ζ / (/ 'Ζ 1 + (K - V t ) T) (8)

6-6 + («-iye F,-K(<·,) /, = 4(4)(9)6-6 + (--ye F, -K (<·,)), = 4 (4) (9)

W,W)+4W+1). (10)W, W) + 4W + 1). (10)

- 11 CZ 298857 B6- 11 GB 298857 B6

Náboje odebrané z fází „k“ a ,j“ jsou dányCharges taken from the phases 'k' and 'j' are given

Q, « Ort áa’(e>/,) + (F, - F,(/, tff2 (1 la) (Hb)Q, «Orta '(e> /,) + (F, - F, (/, tff 2 (1 la) (Hb))

Za účelem odebrání výkonu prostého harmonických složek ze vstupu poměr mezi náboji odebranými z každé vstupní fáze musí být roven poměru mezi absolutními hodnotami vstupních fázo5 vých proudů. Poněvadž Qj = (Qj = -(Qj + Qk), čas tf je zvolen tak, že poměr mezi náboji odebranými ze dvou fází ,j“ a „k“ je stejný jako poměr mezi absolutními hodnotami vstupních fázových proudů ,j“ a „k“. Z toho vyplývá, že správný náboj je rovněž odebrán ze vstupní fáze „i“.In order to remove the harmonic-free power from the input, the ratio between the charges taken from each input phase must be equal to the ratio between the absolute values of the input phase currents. Since Qj = (Qj = - (Qj + Qk), time tf is chosen such that the ratio between the charges taken from the two phases, j 'and' k 'is the same as the ratio between the absolute values of the input phase currents, j' and 'k It follows that the correct charge is also taken from the input phase "i".

Pro jednotkový vstupní účiník poměr mezi proudy je identický s poměrem vstupních fázových napětí. Z toho vyplývá, žeFor the unit input power factor, the ratio between the currents is identical to the ratio of the input phase voltages. It follows that:

(12) Italy (12)

Pří řešení rovnice (12) je nutné brát v úvahu, že existuje jedna specifická hodnota pro čas t,' pro každý vstupní fázový úhel (m j). Hodnota pro čas tf může být vypočtena a uložena v seznamu, načet je přečtena regulátorem, který aktivuje tyristory ve vhodném čase podle vstupního fázového úhlu.When solving equation (12), it has to be taken into account that there is one specific value for time t, 'for each input phase angle (m j). The value for time tf can be calculated and stored in a list, read by a controller that activates the thyristors at the appropriate time according to the input phase angle.

Pro jednotkový výstupní účiník vybíjecí operace je opakem výše popsané nabíjecí operace. To znamená, že výstupní tyristory, které odpovídají dvěma nej vyšším absolutním hodnotám výstupního napětí, jsou aktivovány, načež je aktivován tyristor, který odpovídá nejnižší absolutní hodnotě výstupního napětí, takže poměr mezi náboji zavedenými do výstupních fází je roven poměru mezi výstupními fázovými proudy.For the unit output power factor, the discharge operation is the opposite of the charging operation described above. That is, the output thyristors corresponding to the two highest absolute values of the output voltage are activated, after which the thyristor corresponding to the lowest absolute value of the output voltage is activated, so that the ratio between the charges introduced into the output phases is equal to the ratio between the output phase currents.

c. Příklady způsobu DSCIc. Examples of DSCI method

1. Operace s jednotkovým účiníkem1. Operation with unit power factor

V této části bude popsán výše uvedený nabíjecí cyklus na příkladě provedení měniče střídavého 25 proudu na střídavý proud zobrazeného na obr. 1. V tomto příkladě se náboj odebírá při jednotkovém účiníku, tudíž poměry mezi vstupními fázovými napětími jsou rovny poměrům mezi vstupními fázovými poměry. Pro snadné pochopení uvedené operace k popisu spínání budou použity vstupní fázové napětí spíše než vstupní fázové proudy.In this section, the above charging cycle will be described in the exemplary embodiment of the AC / AC converter 25 shown in FIG. 1. In this example, the charge is taken at unit power factor, so the ratios between the input phase voltages are equal to the ratios between the input phase ratios. For easy understanding of said operation to describe the switching, the input phase voltage will be used rather than the input phase currents.

Je zvolen vstupní fázový úhel 80 elektrických stupňů. Pro 480 V, 60 Hz a třífázový střídavý vstup fázová napětí jsou Vn = 386 V, Vj2 = -252 V a Vj3 = -134 V. (viz. rovnice la-lc)An input phase angle of 80 electrical degrees is selected. For 480 V, 60 Hz three-phase AC input, the phase voltages are V = 386 V, V j2 = -252 V and V 3 = -134 V. (See. Equations la-lc)

Nabíjecí proces je zahájen při ť = ť0 aktivováním tyristoru Silp, který odpovídá nejvyšší absolutní hodnotě fázového napětí, a tyristoru Si3n, který odpovídá nejnižší absolutní hodnotě fázového napětí. Tudíž sdružené napětí Vb = 520 V e přiloženo na vstupní indukční cívky Lal a La2. Počáteční napětí na kondenzátoru Co je 0 V (viz rovnice 3b) a nabíjecí proud lei protékající tímto kondenzátorem se začne odchylovat od sinusového tvaru vlny, jak je to zřejmé z obr. 2 (viz. rovnice 3a). Proud Hi vstupní fáze 1 je stejný jako nabíjecí proud lei a proud 13i vstupní fáze 3 je opačný k proudu Hi pro první část nabíjecího cyklu.The charging process is initiated at = = 0 0 by activating the thyristor Silp, which corresponds to the highest absolute value of the phase voltage, and the thyristor Si3n, which corresponds to the lowest absolute value of the phase voltage. Thus, the line voltage V b = 520 V e is applied to the input inductors L1a and La2. The initial voltage on the capacitor Co is 0 V (see equation 3b) and the charging current lei flowing through this capacitor starts to deviate from the sine waveform as shown in Figure 2 (see equation 3a). The current H1 of the input phase 1 is the same as the charging current lei and the current 13i of the input phase 3 is opposite to the current H1 for the first part of the charging cycle.

Při času ť = ti' tyristor Si2n, který odpovídá střední absolutní hodnotě fázového napětí, je aktivován. Napětí na vstupní fázi 2 rovné -252 V zpátky způsobí předpětí na tyristoru Si3n k uvedení do vlastní komutace, když není ve stavu vlastní komutace.At time t 1 = t 1 the thyristor Si 2 n, which corresponds to the mean absolute value of the phase voltage, is activated. A voltage of input phase 2 equal to -252V back causes a bias on the thyristor Si3n to self-commutate when not in self-commutated state.

- 12CZ 298857 B6- 12GB 298857 B6

Pro druhou část nabíjecího cyklu diferenciální vstupní napětí Va = 637V. Poněvadž nabíjecí proud lei, protékající indukčními cívkami, a napětí Ve na kondenzátoru, nemohou nabíjet současně, proud lei a napětí Ve se nezmění, když tyristor Si2n je aktivován. Převod náboje pokračuje a je ukončen, když kondenzátor Co dosáhne maximálního napětí a nabíjecí proud protékající kondenzátorem se stane nulovým. Vodicí tyristory Silp a Si2n jsou v tomto okamžiku vyvedeny z vlastní komutace.For the second part of the charging cycle, the differential input voltage is V a = 637V. Since the charge current lei flowing through the induction coils and the voltage V0 on the capacitor cannot charge simultaneously, the current lei and the voltage V0 do not change when the thyristor Si2n is activated. The charge transfer continues and terminates when the capacitor Co reaches the maximum voltage and the charging current flowing through the capacitor becomes zero. The guide thyristors Silp and Si2n are at this moment removed from their own commutation.

Při použití rovnice (12) a za předpokladu, že Co = 200 pF a Lal + La2 = 50 μΗ, tyristor Si2n se aktivuje, při t/ = 136 ps a vypíná v čase t2' = 334 ps. Jak je to zřejmé z obr. 2, proud odebíraný z kladné vstupní fáze i je součtem proudů dvou záporných vstupních fází 3 a 2 a opačných, pokud jde o polaritu. Spouštěcí čas t/ je zvolen tak, že poměr nábojů odebíraných z fází 2 a 3 je přímo úměrný vstupním fázovým napětím na fázích 2 a 3. To má rovněž za následek, že energie odebíraná ze vstupuje úměrná druhé mocnině vstupního napětí.Using equation (12) and assuming Co = 200 pF and Lal + La2 = 50 μΗ, the Si2n thyristor is activated at t / = 136 ps and shuts down at t 2 '= 334 ps. As can be seen from FIG. 2, the current drawn from the positive input phase 1 is the sum of the currents of the two negative input phases 3 and 2 and the opposite in terms of polarity. The start time t / is selected such that the ratio of charges drawn from phases 2 and 3 is directly proportional to the input phase voltage at phases 2 and 3. This also results in the energy drawn from being input proportional to the square of the input voltage.

V následující části je popsána vybíjecí operace. V tomto příkladě, výstupní výkon je při jednotkovém účiníku, tudíž poměry výstupních fázových napětí jsou rovny poměrům výstupních fázových proudů. Pro lepší pochopení k popsání spínací jsou použity spíše výstupní fázová napětí, než výstupní fázové proudy.The discharge operation is described below. In this example, the output power is at the unit power factor, so the ratios of the output phase voltages are equal to the ratios of the output phase currents. For a better understanding of the description of the switching, output phase voltages are used rather than output phase currents.

Při výstupní frekvenci definované jako fou a napěťové amplitudě definované jako Vou může být stanoveno výstupní napětí. Tak např., pro výstupní fázový úhel 170 elektrických stupňů, tři výstupní fázová napětí jsou Voi = 69 V, Vo2 = 300 V a V03 = 368 V (viz. rovnice 2a-2c).At an output frequency defined as f ou and a voltage amplitude defined as V ou , the output voltage can be determined. For example, for an output phase angle of 170 electrical degrees, the three output phase voltages are V o i = 69 V, V o 2 = 300 V and V 0 3 = 368 V (see equation 2a-2c).

Vybíjecí cyklus se zahájí po nabíjecím cyklu, jak je to zřejmé z obr. 2. Nejprve se vybíjí dvě napětí s nejvyššími absolutními hodnotami. Jak je to zřejmé z obr. 2, tyristory So2p a So3n jsou aktivovány při t3' = 335 ps. Tudíž celé napětí na kondenzátoru Co je přiloženo na výstupní fázi 2 a 3.The discharge cycle is started after the charging cycle as shown in FIG. 2. First, the two voltages with the highest absolute values are discharged. As shown in Figure 2, the thyristors So2p and So3n are activated at t 3 '= 335 ps. Thus, the entire voltage on the capacitor Co is applied to the output phases 2 and 3.

Vybíjecí proud Ico začíná se sinusovým tvarem vlny, přičemž tento tvar se změní v čase t4', ve kterém se tyristor Sol aktivuje pro spojení kladného výhodu kondenzátoru Co s fází o nejnižší absolutní hodnotě fázového napětí, tj. s fází 1. Poněvadž napětí na výstupní fázi I je nižší, než je napětí na výstupní fázi 2, tyristor So2p se vyvede z vlastní komutace a nabíjení pokračuje na výstupních fázích i a 3. Pro poměry nábojů zavedených do fází 2 a I, které mají být přímoúměmé k výstupním fázovým napětím výstupních fází 2 a J_, je v tomto příkladě t4' = 579 ps.The discharge current Ico starts with a sinusoidal waveform, which is changed at time t 4 ', in which the thyristor Sol is activated to connect the positive advantage of the capacitor Co with the phase with the lowest absolute phase voltage value, ie with phase 1. the output phase I is lower than the voltage at output phase 2, the thyristor So2p goes out of its own commutation and charging continues at the output phases i and 3. For the charge ratios introduced into phases 2 and I to be directly proportional to the output phase voltages of the output phases 2 and 1, in this example, t 4 '= 579 ps.

Když napětí na kondenzátoru Co klesne na nulu v čase t5, rekuperační spínač Swo je sepnut k zabránění inverzního opětovného nabití kondenzátoru Co. Zbytková energie uložená ve výstupních indukčních cívkách Lbl a Lb2 je tudíž zavedena do výstupních fází 3 a J_. Kromě toho, když proud, protékající výstupními indukčními cívkami, se stane nulovým, tyristory Solp, So3n a Swo se uvedou do vlastní komutace a zahájí se další nabíjecí cyklus.When the voltage at capacitor Co drops to zero at time t 5 , the regenerative switch Swo is closed to prevent inverse recharging of the capacitor Co. The residual energy stored in the output inductors Lb1 and Lb2 is therefore introduced into the output phases 3 and 1. In addition, when the current flowing through the output induction coils becomes zero, the thyristors Solp, So3n and Swo are self-commutated and the next charging cycle is initiated.

2. Zavedení jalového výkonu a zesílení výstupního napětí2. Introduction of reactive power and amplification of output voltage

Ve výše uvedeném příkladě spouštění výstupní výstupního tyristoru Solp je zvoleno k dosažení vyrovnaného, harmonických složek prostého, a jednotkového výstupního účiníku s žádoucí distribucí energie. To je speciální příklad a není typický, poněvadž většina zátěže odbírá činný výkon a měnič musí poskytovat dodávku činného výkonu. Kromě toho, žádoucí výstupní napětí může být vyšší než žádoucí vstupní napětí, což vede k požadavku, aby kondenzátor Co byl nabit na vyšší napětí.In the above example, the triggering of the output output thyristor Solp is chosen to achieve a balanced, harmonic free, and unit output power factor with the desired power distribution. This is a special example and is not typical, since most loads draw active power and the drive must provide active power. In addition, the desired output voltage may be higher than the desired input voltage, resulting in the requirement that the capacitor Co be charged to a higher voltage.

V následujícím příkladě, zobrazeném na obr. 3, je popsána operace dodávky jalového výkonu a zvyšování napětí. Poněvadž v případě výstupu jalového výkonu poměry výstupních fázových napětí nejsou rovny poměrům výstupních fázových proudů, k popisu spínání budou použity síťové proudy.In the following example, shown in Fig. 3, the operation of reactive power supply and voltage increase is described. Since in the case of reactive power output, the ratios of the output phase voltages are not equal to the ratios of the output phase currents, the mains currents will be used to describe the switching.

-13CZ 298857 B6-13GB 298857 B6

Nabíjecí proces je podobný nabíjecímu procesu z předcházejícího procesuj poněvadž jsou odebírány pouze činné složky výkonu. Avšak, počáteční zbytkové napětí na kondenzátoru poskytuje zvýšení napětí. Poněvadž zbytkové napětí na kondenzátoru je - 100 V a není nulové, aktivování tyristoru Si2n je nepatrně posunuto z t,' = 136 ps na tf = 134 ps.The charging process is similar to the charging process of the previous process since only the active power components are taken. However, the initial residual voltage on the capacitor provides an increase in voltage. Since the residual voltage on the capacitor is -100 V and is not zero, the activation of the Si2n thyristor is slightly shifted from t, '= 136 ps to tf = 134 ps.

Pro výstupní napětí, určení rovnicemi (2a) až (2c), a výstupní proud předcházející výstupní napětí o 30 elektrických stupňů (π/6) je požadavek na výstupní fázový proud následující l*i - /««an(i»U + tety -68.344 (13i) la - * nty « 196.96Λ (13b)For the output voltage, determined by equations (2a) to (2c), and the output current preceding the output voltage by 30 electrical degrees (π / 6), the output phase current requirement is l * i - / «« an (i »U + aunts) -68.344 (13i) la - * nty «196.96Λ (13b)

1*2 - I**gxa(o>*j + 2*3 + tety - 1 -128.5&4 (13c)1 * 2 - I ** gxa (o> * j + 2 * 3 + aunts - 1 -128.5 & 4 (13c)

Fázové proudy jsou uspořádány následujícím způsobem |IO2| > IW > Roil- Poněvadž výstupní ío fáze 2 vyžaduje proud s nejvyšší absolutní hodnotou a je kladná, tyristor So?p zůstává sepnut po celou dobu vybíjení, tyristory Solns So3n se podílejí na vybíjecí periodě.Phase currents are arranged as follows | I O 2 | > IW> Roil- Since the output 2 of phase 2 requires the current with the highest absolute value and is positive, the thyristor SoP remains on for the duration of the discharge, the Solns So3n thyristors participate in the discharge period.

To je rozdílná vybíjecí spínací sekvence ve srovnání s předcházejícím příkladem kvůli požadavku na jalový výkon. V předcházejícím příkladě tyristor So3p zůstává sepnut po celou dobu vybíjení, zatímco tyristory Sol a So2n se podílejí na vybíjecí periodě.This is a different discharge switching sequence compared to the previous example due to the reactive power requirement. In the previous example, the thyristor So3p remains on throughout the discharge, while the thyristors Sol and So2n participate in the discharge period.

Další rozdíl spočívá vtom, že počáteční napětí kondenzátoru Co je -100 V. Toto regulované zbytkové napětí, které je ponecháno z předcházejícího nabití, zvyšuje vstupní energie, a tudíž zvyšuje výstupní výkon.Another difference is that the initial voltage of the capacitor Co is -100 V. This regulated residual voltage, which is left from the previous charge, increases the input energy and thus increases the output power.

Ještě další rozdíl spočívá vtom, že maximální napětí na kondenzátoru Co se zvýší z napětí 1194 V na napětí 1294 V, tento napěťový rozdíl je dán zápornou počáteční hodnotou zbytkového napětí na kondenzátoru. To vede ke zvýšení výstupní energie o asi 18 %. Za předpokladu provozu při konstantní frekvenci měniče, výstupní výkon se zvýší o stejný činitel.Yet another difference is that the maximum voltage at the capacitor Co increases from 1194 V to 1294 V, this voltage difference being given by a negative initial value of the residual voltage at the capacitor. This leads to an increase in output energy of about 18%. Assuming operation at a constant frequency inverter, the output power is increased by the same factor.

Kromě dodávky jalového výkonu, požadavek na výstupní napětí se zvýší o 10 % ke sdruženému výstupu 528 V rms. Tudíž výkon může být převeden z nízkonapěťové sítě na vysokonapěťovou síť, tj. v tomto případě z napětí 480 V na napětí 528 V.In addition to reactive power supply, the output voltage requirement increases by 10% to the 528 V rms coupled output. Thus, the power can be converted from the low voltage grid to the high voltage grid, i.e. from 480 V to 528 V in this case.

Tyristor So2p se aktivuje při čase t3' = 360 pS. Poněvadž tyristor So3n má zápornější napěťovou hodnotu, tento tyristor se rovněž aktivuje v čase t3'. V čase t4' = 578 ps se aktivuje tyristor Sol. Tento časový okamžik je zvolen, poněvadž je to časový okamžik, při kterém poměr nábojů odebíraných z výstupních fází 1 a 3 je roven poměru výstupních proudů protékajících fázemi 1 aThe So2p thyristor is activated at t 3 '= 360 pS. Since the thyristor So3n has a more negative voltage value, the thyristor is also activated at time t 3 '. At time t 4 '= 578 ps, the thyristor Sol is activated. This time is chosen because it is the time at which the ratio of charges taken from the output phases 1 and 3 is equal to the ratio of the output currents flowing through phases 1 and

3. Poněvadž napětí na výstupní fázi 1 (68 V) je vyšší než napětí na výstupní fázi 3 (-368 V), tyristor So3n se vyvede z vlastní komutace.3. Since the voltage at output phase 1 (68 V) is higher than the voltage at output phase 3 (-368 V), the thyristor So3n goes out of its own commutation.

V čase t5' = 704 ps se kondenzátor Co opětovně nabije na napětí -100 V. Poněvadž toto napětí představuje zvolené zbytkové napětí pro další nabíjení, rekuperační spínač Swo se aktivuje k zablokování napětí a k zamezení dalšího opětovného nabíjení kondenzátoru. Po operaci se záporným negativním zbytkovým napětím mezi kondenzátor Co a tyristor Swo musí být zapojena další dioda k zamezení opětovného nabití kondenzátoru skrze spínač Swo.At time t 5 = 704 ps, the capacitor Co is recharged to -100 V. Because this voltage is the selected residual voltage for the next charge, a freewheeling switch Swo is triggered to clamp the capacitor voltage and prevent further recharging of the capacitor. After operation with a negative negative residual voltage between the capacitor Co and the Swo thyristor, an additional diode must be connected to prevent the capacitor from recharging through the Swo switch.

Kromě toho, když se spustí spínač Swo, zbytková energie ve vybíjecích indukčních cívkách Lbl a Lb2 se převede na výstup. Rekuperační proud se stane nulovým v čase t6' = 760 ps a tyristory Swo, Soln a So2n se vyvedou z vlastní komutace. To ukončí vybíjecí cyklus a umožní zahájeníIn addition, when the Swo switch is triggered, the residual energy in the discharge inductors Lb1 and Lb2 is output. The recovery current becomes zero at time t 6 '= 760 ps and the thyristors Swo, Soln and So2n are discharged from their own commutation. This completes the discharge cycle and allows initiation

- 14CZ 298857 B6 dalšího nabíjecího cyklu za stejných počátečních podmínek jako v předcházejícím cyklu, zejména se zbytkovým napětím -100 V.- 14GB 298857 B6 of the next charging cycle under the same initial conditions as in the previous cycle, in particular with a residual voltage of -100 V.

Regulace zbytkového napětí má mnoho důsledků. Zbytkové napětí může být sníženo nebo zvýše5 no spuštěním rekuperačního spínače Swo dříve nebo později. To způsobí, že výstupní energie za jeden cyklus se může zvýšit nebo snížit.Residual voltage control has many consequences. The residual voltage can be lowered or increased by starting the Swo regenerative switch sooner or later. This causes the output energy per cycle to increase or decrease.

Mimoto regulací zbytkového napětí se energie může převést z nízkonapěťového napájecího zdroje na vyšší napěťový koncový bod. Tato zesilující operace v podstatě umožňuje zvýšit napětí ío na libovolnou úroveň. Ve skutečnosti transformační poměr je omezen jmenovitými napětími tyristorů a kondenzátorů. Avšak měnit energie navržený pro konkrétní napětí může pracovat se slabým vstupním napájecím zdrojem a poskytovat jmenovitý výstupní výkon bez zatěžování elektrických komponent. Výkonový měnič může rovněž pracovat s kladným zbytkovým napětím.In addition, by regulating the residual voltage, the energy can be transferred from a low voltage power supply to a higher voltage end point. This amplifying operation essentially allows the voltage 10 to be increased to any desired level. In fact, the transformation ratio is limited by the rated voltages of the thyristors and capacitors. However, varying the energies designed for a particular voltage can operate with a weak input power supply and provide rated output power without burdening electrical components. The power converter can also operate with a positive residual voltage.

To snižuje výstupní energii na cyklus a vede k provozu výkonového měniče při frekvenci dosta15 tečné k omezení hodnoty harmonických složek v průběhu snižování výstupního výkonu.This reduces the output energy per cycle and results in the operation of the power converter at a frequency sufficient to reduce the harmonic value during the output power reduction.

Kromě toho, činný a jalový výstupní výkon jsou zcela regulovatelné. Pro stejný fázový úhel výstupního napětí zavedený výstupní proud může být zcela ve fázi s výstupním napětím, zcela předbíhat nebo se zpožďovat za výstupní napětí o 90 elektrických stupňů, nebo mezi výstupním proudem a výstupním napětím může být libovolný fázový posuv. Avšak se zvyšujícím se fázovým úhlem se musí minimalizovat zbytkové napětí. Mimoto, když se fázový rozdíl stane 90°, zbytkové napětí bude stejné jako počáteční napětí, avšak bude mít opačnou polaritu, poněvadž se žádná síťová energie nepřevede.In addition, the active and reactive power outputs are fully controllable. For the same phase angle of the output voltage, the applied output current can be completely in phase with the output voltage, completely overtaking or delaying the output voltage by 90 electrical degrees, or there can be any phase shift between the output current and the output voltage. However, as the phase angle increases, the residual voltage must be minimized. In addition, when the phase difference becomes 90 °, the residual voltage will be the same as the initial voltage, but will have the opposite polarity since no mains energy is converted.

Druhým rekuperačním spínačem Swor měnič energie může pracovat jako obousměrný měnič energie. Když tok energie proudí z levé strany na pravou stranu, kondenzátor Co se nabije kladně. Naopak, když tok energie proudí z pravé strany na levou stranu, kondenzátor Co se nabije záporně.The second energy recovery switch Swor can operate as a bidirectional energy converter. When the energy flow flows from the left side to the right side, the capacitor Co charges positively. Conversely, when the energy flow flows from right side to left side, the capacitor Co charges negatively.

Spínač Swi může být použit v nabíjecí operaci s otvíracími vstupními spínači pro tok energie proudící z levé strany na pravou stranu, zatímco spínač Swir se použije s otvíracími spínači pro tok energie proudící z pravé strany na levou stravu,The Swi switch can be used in a charging operation with the opening input switches for the flow of energy flowing from the left side to the right side, while the Swir switch is used with the opening switches for the flow of energy flowing from the right side to the left food,

d. Generalizovaná operaced. Generalized operation

Z výše uvedených případů může být sestaven generalizovaný způsob, který poskytuje vlastní ko35 mutaci spínačů. Generalizovaný způsob nabíjecího cyklu pro daný vstupní fázový úhel zahrnujeFrom the above cases, a generalized method can be constructed that provides a self-mutated switch. A generalized charging cycle method for a given input phase angle includes

1) spuštění vstupního tyristorů, který odpovídá vstupnímu fázovému proudu s nejvyšší absolutní hodnotou, a který má stejnou polaritu jako vstupní fázový proud s nejvyšší absolutní hodnotou,(1) triggering of the input thyristors corresponding to the input phase current with the highest absolute value and having the same polarity as the input phase current with the highest absolute value;

2) ze dvou zbývajících vstupních fází, spuštění vstupního tyristorů, který má opačnou polaritou vůči vstupnímu tyristorů spuštěného ve stupni 1), a který odpovídá výstupní fázi mající méně kladnou hodnotu napětí, když uvedená opačná polarita je kladnou polaritou, nebo který odpovídá výstupní fázi mající méně zápornou hodnotu napětí, když uvedená opačná polarita je zápornou polaritou,2) of the two remaining input phases, triggering an input thyristor having opposite polarity to the input thyristors triggered in step 1) and corresponding to an output phase having a less positive voltage when said opposite polarity is positive polarity, or which corresponds to an output phase having a less negative voltage value when the opposite polarity is negative,

3) spuštění dalšího vstupního tyristorů, který má opačnou polaritu vůči vstupnímu tyristorů spuštěnému ve stupni 1), ze dvou zbývajících vstupních fází v okamžiku, ve kterém poměr náboje odebraného ze dvou zbývajících vstupních fází je roven poměru vstupních proudů ze dvou zbývajících vstupních fází.3) triggering an additional input thyristor having opposite polarity to the input thyristors triggered in step 1) from the two remaining input phases at a time when the charge ratio taken from the two remaining input phases is equal to the input current ratio from the two remaining input phases.

Generalizovaný způsob vybíjecího cyklu pro daný výstupní fázový úhel zahrnuje:The generalized discharge cycle method for a given output phase angle includes:

1) spuštění výstupního tyristorů, který odpovídá výstupnímu fázovému proudu majícímu nejvyšší absolutní hodnotu, a který má stejnou polaritu jako výstupní fázový proud mající nejvyšší absolutní hodnotu,1) triggering an output thyristor that corresponds to the output phase current having the highest absolute value and having the same polarity as the output phase current having the highest absolute value;

-15CZ 298857 B6-15GB 298857 B6

2) ze dvou zbývajících výstupních fází, spuštění výstupního tyristoru, který má opačnou polaritu vůči výstupnímu tyristoru spuštěnému ve stupni 1) a který odpovídá výstupní fázi mající více kladnou hodnotu napětí, když uvedená opačná polarita je kladnou polaritou, nebo který odpovídá výstupní fázi mající více zápornou hodnotu napětí, když uvedená opačná polarita je zápornou polaritou,2) of the two remaining output phases, triggering an output thyristor having opposite polarity to the output thyristor triggered in step 1) and corresponding to an output phase having a more positive voltage value when said opposite polarity is positive polarity, or which corresponds to an output phase having more a negative voltage value when said opposite polarity is negative polarity,

3) spuštění dalšího výstupního tyristoru, který má opačnou polaritu vůči výstupnímu tyristoru spuštěnému ve stupni 1), ze dvou zbývajících výstupních fází v čase, ve kterém poměr náboje zavedeného do dvou zbývajících výstupních fází je roven poměru výstupních proudů dvou zbývajících výstupních fází, ío 4) spuštění rekuperačního spínače, když napětí na kondenzátoru dosáhne předem nastavenou zbytkovou hodnotu.3) triggering another output thyristor having opposite polarity to the output thyristor triggered in step 1) from the two remaining output phases at a time at which the charge ratio applied to the two remaining output phases is equal to the output current ratio of the two remaining output phases; ) starting the regenerative switch when the capacitor voltage reaches a preset residual value.

II. Usměrňovač střídavého proudu na stejnosměrný proudII. AC / DC rectifier

Zařízení RCTA se může použít jako usměrňovač střídavého proudu na stejnosměrný proud. Výstup na obr. 1 může být regulován tak, že napětí a proudy pro dvě výstupní fáze jsou vzájemně ekvivalentní, avšak mají opačnou polaritu.The RCTA can be used as an AC / DC rectifier. The output of FIG. 1 can be controlled such that the voltages and currents for the two output phases are equivalent to each other but of opposite polarity.

Tak např., pro výstupní fázový úhel 60 elektrických stupňů, výstupní fázová napětí jsouFor example, for an output phase angle of 60 electrical degrees, the output phase voltages are

Voi = +0,87 Vou, Vo2 = 0,0 V a Vo3 = -0,87 Vou (viz rovnice 2). Kontinuální operace při tomto výstupním fázovém úhlu produkuje stejnosměrný výstup, poněvadž kladný náboj je zaveden do první výstupní fáze, žádný náboj není zaveden do druhé výstupní fáze a záporný náboj je zaveden do třetí výstupní fáze. Poněvadž žádná energie nebo náboj není zaveden do druhé fáze, výstup má konfiguraci se dvěma koncovými body. To má za následek, že napětí má mezi výstupní fází I a výstupní fází 3 může být zachováno při konstantní hodnotě, a tudíž reprezentuje stejnosměrný napájecí zdroj.V o i = +0.87 V ou , V o2 = 0.0 V and V o3 = -0.87 V ou (see equation 2). Continuous operation at this output phase angle produces a DC output, since a positive charge is introduced into the first output phase, no charge is introduced into the second output phase, and a negative charge is introduced into the third output phase. Since no energy or charge is introduced into the second phase, the output is configured with two endpoints. As a result, the voltage has between the output phase I and the output phase 3 can be maintained at a constant value and thus represents a DC power supply.

Poněvadž mezi žádné galvanické spojení mezi vstupem a výstupem buď kladný nebo záporný koncový bod může být vztažen k zemnímu potenciálu, takže je možné kladný a záporní stejno30 směrný zdroj. Neprovedením uzemnění žádného ze dvou koncových bodů se dosáhne úplného uvolnění stejnosměrného napájecího zdroje.Since between any galvanic connection between the input and output either a positive or negative end point can be related to the ground potential, so that a positive and negative equal-directional source is possible. By not grounding either of the two end points, the DC power supply is completely released.

Stejnosměrný vybíjecí proces je dílčím procesem střídavého vybíjecího procesu a zahrnuje pro výše uvedený případ spuštění tyristoru Sol a So2 při zahájení vybíjecího cyklu. Když kondenzá35 tor dosáhne zvoleného zbytkového napětí, rekuperační spínač Swo se aktivuje, pokud jde o střídavý výstup. To zastaví opětovné nabíjení kondenzátoru Co a převede zbytkovou energii uloženou ve výstupních nabíjecích indukčních cívkách Lbl a Lbl k výstupním fázím I a 3. Poněvadž výstupní proud se stane nulovým, ke všem třem tyristorům Sopl, Son3 a Swo se přiloží předpětí a všechny tyto tři tyristory se vyvedou z vlastní komutace.The DC discharge process is a sub-process of the AC discharge process and includes, for the above case, the triggering of the thyristor S1 and SO2 at the start of the discharge cycle. When the condenser 35 reaches the selected residual voltage, the regenerative switch Swo is activated in terms of the AC output. This stops the recharging of the capacitor Co and converts the residual energy stored in the output charging inductors Lbl and Lbl to the output phases I and 3. Since the output current becomes zero, all three thyristors Sopl, Son3 and Swo are biased and all three thyristors are applied. they come out of their own commutation.

Zbývající spínače Soln, So2p, So2n a So3p se nepoužijí a mohou být vyloučeniny z elektrického zapojení zobrazeného na obr. 1. Pro obousměrné operace dva tyristory Soln a So3p jsou žádoucí.The remaining switches Soln, So2p, So2n and So3p are not used and may be excluded from the electrical circuit shown in Fig. 1. For bidirectional operations, two thyristors Soln and So3p are desirable.

Typická maximální hodnota stejnosměrného výstupního napětí je kolem 60 % efektivní hodnoty střídavého vstupního napětí bez zesilující operace. Se zesilující operace výstupní napětí může být zvýšeno regulací zbytkového napětí. Kromě toho, výstupní fáze může být změněna zjednoho vybíjecího cyklu k dalšímu vybíjecímu cyklu o 180 elektrických stupňů, což poskytuje úplné obrácení stejnosměrné polarity.A typical maximum DC output voltage value is about 60% of the RMS AC input value without amplifying operation. With amplifying operation the output voltage can be increased by regulating the residual voltage. In addition, the output phase can be changed from one discharge cycle to another discharge cycle by 180 degrees, providing a complete reversal of DC polarity.

Tento usměrňovač prostý harmonických složek má jednotkový účiník. Když se energie odebírá z indukčního generátoru, nabíjecí cyklus se může regulovat odebíráním jalového výkonu, což poskytuje žádoucí budicí proud, nebo se může zlepšit účiník pro napájecí zdroj.This harmonic-free rectifier has a unit power factor. When energy is drawn from the induction generator, the charging cycle can be controlled by taking off reactive power, providing the desired field current, or improving the power factor for the power supply.

-16CZ 298857 B6-16GB 298857 B6

III. Měnič stejnosměrného proudu na střídavý proudIII. DC to AC converter

Tím, že usměrňovač střídavého proudu na stejnosměrný pracuje v obráceném směru, je dosažen měnič stejnosměrného proudu na střídavý proud s jak zesilovací schopností tak regulací jalového výkonu na střídavé straně.By operating the AC-to-DC rectifier in the reverse direction, a DC-to-AC converter with both amplification capability and reactive power control on the AC side is achieved.

Stejnosměrný nabíjecí proces je dílčím procesem střídavého nabíjecího procesu. Za předpokladu, že střídavý vstupní úhel je 60 elektrických stupňů, fázová napětí jsou Va = + 0,87 Vo, V,2 = 0,0 a Vj3 = -0,87 Vo (viz rovnice 1.) Pro jednotkový účiník, žádný náboj není odebrán z fáze 2 a ío vstupní napětí Va je 1,73 Vo. Vybíjecí proces je zahájen aktivováním vstupních tyristorů Silp aThe DC charging process is a sub-process of the AC charging process. Assuming that the AC input angle is 60 electrical degrees, the phase voltages are Va = + 0.87 V o , V, 2 = 0.0 and Vj 3 = -0.87 V o (see equation 1.) , no charge is drawn from phase 2 and the input voltage V io is 1.73 V o. The discharge process is initiated by activating the Silp and input thyristors

Si3n při ť = 0. Nabíjecí proces pokračuje podle rovnice 3a a 3b zahrazením napětí Vb napětímSi3n at ť = 0. The charging process continues according to equations 3a and 3b by replacing the voltage V b with the voltage

1,73 Vo. Nabíjecí proces pokračuje, dokud se nabíjecí proud nestane nulovým při t2' = π/ωο. Podle rovnice 3b, maximální napětí na kondenzátoru se stane dvojnásobkem vstupního napětí mezi vstupní fází 1 a 3.1,73 V o . The charging process continues until the charging current becomes zero at t 2 '= π / ω ο . According to equation 3b, the maximum voltage across the capacitor becomes twice the input voltage between input phases 1 and 3.

Stejné nabíjecí podmínky se mohou dosáhnout, když třífázová střídavá dodávka elektrické energie se nahradí stejnosměrným výkonovým zdrojem VDc, který má identické vstupní napětí 1,73 Vo. Kladný stejnosměrný koncový bod je spojen se vstupem tyristorů Silp a záporným koncovým bodem příslušným tyristorů Si3n.The same charging conditions can be achieved when the three-phase AC power supply is replaced by a DC power supply V D c having an identical input voltage of 1.73 V o . The positive DC end point is connected to the input of the Silp thyristors and the negative end point of the respective Si3n thyristors.

Poněvadž žádné další tyristory nejsou použity v nabíjecím procesu, zbývající čtyři vstupní tyristory mohou být vyloučeny. Avšak pro dvousměmé operace tyristory Siln a Si3p jsou žádoucí.Since no additional thyristors are used in the charging process, the remaining four input thyristors can be excluded. However, for two-way operations, the Thyristors Siln and Si3p are desirable.

IV. Měnič stejnosměrného proudu na stejnosměrný proudIV. DC to DC converter

Obvod zobrazený na obr. 1 se rovněž může použít jako měnič stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud. Stejnosměrný nabíjecí proces je identický s nabíjecím procesem prováděným usměrňovačem proudu na stejnosměrný proud.The circuit shown in FIG. 1 can also be used as a DC / DC converter. The DC charging process is identical to the DC-rectifier charging process.

Obr. 4 zobrazuje základní zapojení měniče stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud, který má obousměrnou schopnost. Stejnosměrný zdroj napájení je přiložen k prvnímu stejnosměrnému koncovému bodu 50, který je zapojen s druhou vstupní spínačovou sekcí 54 skrze vstupní filtr 52. Nabíjecí indukční cívky Lal a La2, kondenzátor Co, výstupní indukční cívky Lbl a Lb2 a rekuperační spínače Swor a Swo nejsou změněny. Druhý výstupní spínačová sekce 56 a druhý vý35 stupni filtr 57 jsou identické s druhou vstupní spínačovou sekcí 54 a druhým vstupním filtrem 52.Giant. 4 shows the basic wiring of a DC / DC converter having a bidirectional capability. The DC power supply is coupled to the first DC end point 50, which is connected to the second input switch section 54 through the input filter 52. The charging inductors L1a and La2, the capacitor Co, the output inductors Lb1 and Lb2 and the regenerative switches Swor and Swo are not changed. . The second output switch section 56 and the second output stage 35 of the filter 57 are identical to the second input switch section 54 and the second input filter 52.

Tyristory Siln, Si2p, Swor, Soln a So2p mohou být vyloučeny, když je žádoucí pouze jednosměrný tok energie. Kromě toho, když záporné koncové body pro vstup a výstup mohou být vztaženy ke stejnému potenciálu, všechny dodatečné komponenty a nízkonapěťová část obvodu se mohou vyloučit, čímž se velmi zjednoduší tento elektrický obvod.Thyristors Siln, Si2p, Swor, Soln and So2p can be avoided when only unidirectional energy flow is desired. In addition, when the negative I / O endpoints can be related to the same potential, all additional components and the low voltage portion of the circuit can be eliminated, thereby greatly simplifying this electrical circuit.

Napěťový úbytek v propustném směru skrze dva spínače vytváří hlavní ztráty pro minimální hodnotu regulovanou převodem stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud. Tato operace nevyžaduje žádné otevření spínačů a tyristory mohou být použity s operací spočívající v ,jem45 ném spínání“ a s vlastní komutací.Forward voltage drop through the two switches generates major losses for the minimum value regulated by converting DC to DC. This operation requires no opening of the switches and the thyristors can be used with a gentle switching operation and self commutation.

Stejná regulační pravidla se aplikují na tento měnič stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud v případě regulace s měničem střídavého proudu na střídavý proud. Výkon může být regulován jak měničem frekvence tak i zbytkovým napětím. Operací se zbytkovým napětím výkon může být převeden z nízkonapěťového stejnosměrného zdroje na vyšší stejnosměrný výstup. Nahrazením vstupních nebo výstupních nabízejících indukčních cívek jednofázovým transformátorem, jak to je níže popsáno, se umožní stejnosměrný převod energie s vysokým napěťovým zesílením nebo zeslabením. Napěťový poměr je určen převodem transformátoru a dostatečnou regulační schopností měniče.The same control rules apply to this DC-to-DC converter in the case of an AC-to-AC converter. The power can be regulated by both the frequency converter and the residual voltage. With residual voltage operation, power can be converted from a low voltage DC power supply to a higher DC output. By replacing the input or output offering inductors with a single-phase transformer, as described below, DC power conversion with high voltage gain or attenuation is made possible. The voltage ratio is determined by the transformer ratio and sufficient inverter control capability.

-17CZ 298857 B6-17GB 298857 B6

V. Vícebránový měničV. Multi-gate converter

V měniči zobrazeném na obr. 1, jedna vstupní sekce (třífázový nízkopásmový filtr 10 a vstupní spínačová sekce 20) a jedna výstupní sekce (výstupní spínačová sekce 30 a třífázový nízko5 pásmový výstupní filtr 40) jsou spojeny se zařízením 25 pro uschování náboje. Se dvěma rekuperačními spínači Swor a Swo obě sekce mohou být jako vstupní nebo výstupní. Jejich funkce se mohou přepínat z jednoho cyklu do dalšího cyklu.In the converter shown in FIG. 1, one input section (three-phase low pass filter 10 and input switch section 20) and one output section (output switch section 30 and three-phase low pass filter 40) are connected to the charge storage device 25. With two regenerative switches Swor and Swo, both sections can be as input or output. Their functions can switch from one cycle to the next.

Zařízení 25 pro uschování náboje, rekuperační spínače Swor a Swo, vstupní indukční sekce 22, výstupní indukční sekce 26 tvoří středovou sekci 33. Počet indukčních cívek může být snížen ze čtyř na jednu zapojením jedné jediné indukční cívky do série s kondenzátorem Co, což poskytuje stejnou rezonanční nabíjecí a vybíjecí periodu.The charge storage device 25, the Swor and Swo regenerative switches, the input induction section 22, the output induction section 26 form the center section 33. The number of inductors can be reduced from four to one by connecting one single inductor in series with a capacitor Co, providing the same resonant charging and discharging period.

K vytvoření dodatečných vstupů, výstupů nebo dvousměmých sekcí může být poskytnuto více než dvě spojení se středovou sekcí 33. Obr. 5 zobrazuje vícebránový měnič mající tři střídavé koncové body, které jsou v zobrazeném provedení tvořeny prvním střídavým koncovým bodem 62, druhým střídavým koncovým bodem 64 a třetím střídavým koncovým bodem 66, a které jsou spojeny se středovou sekcí 33 skrze vstupní/výstupní spínačovou sekci 20 a vstupní/výstupní třífázový nízkopásmový filtr. Kromě toho, že účelem spojení stejnosměrného napájecího výkono20 vého zdroje a stejnosměrné zátěže dva stejnosměrné koncové body, které jsou v zobrazeném provedení tvořeny prvním stejnosměrným koncovým bodem 50 a druhým stejnosměrným koncovým bodem 59, jsou spojeny se středovou sekcí 33 skrze vstupní filtry 52, výstupní filtry 57, druhou vstupní spínačovou sekci 54 a druhou výstupní spínačovou sekci 56.More than two connections to the center section 33 may be provided to provide additional inputs, outputs, or bi-directional sections. FIG. 5 illustrates a multi-gate drive having three AC end points, which in the illustrated embodiment are comprised of a first AC end point 62, a second AC end point 64 and a third AC end point 66, and which are connected to the center section 33 through the input / output switch section 20; input / output three-phase low-pass filter. In addition to connecting the DC power supply 20 and the DC load, the two DC endpoints, which in the embodiment shown are the first DC endpoint 50 and the second DC endpoint 59, are coupled to the center section 33 through the inlet filters 52, the outlet filters 57, a second input switch section 54 and a second output switch section 56.

Tato konfigurace umožňuje použití mnohočetných výkonových zdrojů a zátěží. Výkon může být odebírán z mnohočetných výkonových zdrojů v časovém proloženém režimu nebo výkon může být převeden z jednoho výkonového zdroje na další výkonový zdroj pomalu nebo z jednoho nabíjecího cyklu na další nabíjecí cyklus. Poněvadž vícebránový měnič může pracovat se stejnosměrnými a střídavými výkonovými zdroji a zátěžemi, vícebránový měnič poskytuje maximální operační pružnost.This configuration allows the use of multiple power sources and loads. Power may be drawn from multiple power sources in time-interleaved mode, or power may be transferred from one power source to another power source slowly or from one charging cycle to the next charging cycle. Since the multi-gate drive can operate with DC and AC power supplies and loads, the multi-gate drive provides maximum operational flexibility.

VI. Výkonový měnič se simultánní výměnou vstupního a výstupního nábojeVI. Power converter with simultaneous input and output charge replacement

Obr. 6 zobrazuje elektrické zapojení výkonového měniče se simultánní diferenciální a sekvenční výměnou náboje. Tento obvod je konfigurován jako měnič střídavého proudu na střídavý proud, avšak tento obvod může být stejně konfigurován jako usměrňovač střídavého proudu na stejnosměrný proud, měnič stejnosměrného proudu na střídavý proud a přímý měnič stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud.Giant. 6 shows the electrical connection of a power converter with simultaneous differential and sequential charge exchange. This circuit is configured as an AC-to-AC converter, but this circuit can be equally configured as an AC-to-DC rectifier, a DC-to-AC converter, and a direct-to-DC converter.

Činnost tohoto obvodu se odlišuje od činnosti obvodu zobrazeného na obr. 1, tím že energie se přímo převádí ze vstupu na výstup s výjimkou prvního převodu ze vstupu na kondenzátor a v sekvenční operaci z kondenzátorů na výstup.The operation of this circuit differs from that of the circuit shown in Figure 1 in that the energy is directly transferred from input to output except for the first input-to-capacitor conversion and in sequential operation from capacitors to output.

Tento obvod používá stejné vstupní spínače Silpu, Si2pu, Si3pu, Silni, Si2nl, Si3nl, výstupní spínače Solpu, So2pu, So3pu, Solní, So2nl, So3nl a spínačové operace jaké byly popsány v souvislosti s obvodem zobrazeným na obr. 1 pro proudový tok ve směru hodinových ručiček. Avšak druhá skupina vstupních spínačů, spínače Sil nu, Si2nu, Si3nu, Silpl, Si2pl, Si3pl a výstupních spínačů Sol nu, So2nu, So3nu, Solpl, So2pl, So3pl umožňuje regulaci proudového toku ve směru proti směru otáčení hodinových ručiček.This circuit uses the same input switches Silp, Si2pu, Si3pu, Strong, Si2nl, Si3nl, output switches Solpu, So2pu, So3pu, Salt, So2nl, So3nl and switch operations as described in connection with the circuit shown in Fig. 1 for the current flow in clockwise. However, the second group of input switches, the switches Sil nu, Si2nu, Si3nu, Silpl, Si2pl, Si3pl and the output switches Sol nu, So2nu, So3nu, Solpl, So2pl, So3pl allow the control of the current flow in the counterclockwise direction.

V operaci s proudovým tokem ve směru hodinových ručiček kladná fáze je sepnuta s jedním z tyristorů Silpu, Si2pu nebo Si3pu k hornímu mezilehlému vstupnímu koncovému bodu Piu, zatímco horní mezilehlý výstupní koncový bod Pou je sepnut s jedním z tyristorů Solpu, So2pu nebo So3pu k jedné z výstupních fází. Pro dokončení obvodu spodní mezilehlý výstupní koncový bod Pol je spojen skrze jeden ze zpětných tyristorů Solní, So2nl nebo So3nl k další výstupní fázi,In clockwise current flow operation, the positive phase is coupled with one of the Silp, Si2p or Si3p thyristors to the upper intermediate input end point Piu, while the upper intermediate output end point Pou is connected with one of the Solp, So2p or So3p thyristors to one from the output phases. To complete the circuit, the lower intermediate output end point Pol is connected through one of the salt, So2nl or So3nl back thyristors to the next output phase,

-18CZ 298857 B6 zatímco jeden z tyristorů Silni, Si2nl nebo Si3nl je spojen s druhou ze vstupních fází k spodnímu mezilehlému vstupnímu koncovému bodu PH.. Tím je uzavřen obvod skrze sériovou kombinaci kondenzátoru Csu a indukční cívky Lbl tvořící sériový rezonanční obvod. Druhý kondenzátor Csl a druhý indukční cívka Lb2 nejsou nutné, avšak jsou zapojeny k vytvoření symetrického obvodu a v některých aplikacích poskytují některé výhody, např. dodatečnou izolaci.While one of the Th1, Si2n1 or Si3n1 thyristors is coupled to the other of the input phases to the lower intermediate input end point PH, the circuit is closed through a series combination of capacitor Csu and inductor Lbl forming a series resonant circuit. A second capacitor Cs1 and a second inductor Lb2 are not necessary, but are connected to form a symmetrical circuit and in some applications provide some advantages, such as additional insulation.

Selekce prvních dvou vstupních tyristorů a prvních dvou výstupních tyristorů je identická se selekcí v obvodě zobrazeném na obr. 1 pro příslušnou nabíjecí a vybíjecí operaci.The selection of the first two input thyristors and the first two output thyristors is identical to the selection in the circuit shown in Figure 1 for the respective charging and discharging operation.

ío Se zobrazenou polaritou dvou kondenzátorů Csu a Csl proud proudící ve směru hodinových ručiček způsobí vyjmutí energie ze dvou spojených vstupních fází a přímé uložení této energie do dvou spojených výstupních fází. V případě, že z jedné ze vstupních fází se odebere dostatečné množství proudu, třetí vstupní fáze se spojí skrze zvolený vstupní spínač a nabíjecí proces pokračuje.With the polarity of the two capacitors Csu and Csl shown, the current flowing in the clockwise direction causes the energy to be removed from the two connected input phases and the energy is deposited directly into the two connected output phases. If sufficient current is drawn from one of the input phases, the third input phase is connected through the selected input switch and the charging process continues.

Stejným způsobem, když žádoucí náboj byl zaveden do jedné z výstupních fází, třetí výstupní fáze je připojena a nabíjecí proces pokračuje. K sepnutí třetího vstupního spínače může dojít před nebo po sepnutí třetího výstupního spínače v závislosti na vstupním a výstupním fázovém úhlu. Poněvadž nabíjecí proces ve směru hodinových ručiček pokračuje, zobrazená polarita kondenzátorů se obrátí a převod náboje pokračuje až k jeho ukončení. Převod náboje je funkcí počátečního napětí na kondenzátoru, v důsledku čehož převod náboje a energie na cyklus může být regulován s amplitudou napětí.In the same way, when the desired charge has been introduced into one of the output phases, the third output phase is connected and the charging process continues. The switching of the third input switch can occur before or after the switching of the third output switch depending on the input and output phase angles. As the charging process continues clockwise, the capacitor polarity shown reverses and the charge transfer continues to complete. The charge transfer is a function of the initial capacitor voltage, so that the charge and energy conversion per cycle can be regulated with voltage amplitude.

Když výstupní napětí je nižší než vstupní napětí, ze základní teorie vyplývá, že konečné napětí na kondenzátoru je vyšší. Za účelem regulace tohoto přírůstku napětí rekuperační spínač Sofwc se aktivuje, čímž zastaví libovolné opětovné nabíjení a převádění zbývající indukční energie na výstup. Když proud se stane nulovým, zbývající tři spínače se vyvedou ze stavu vlastní komutace. Vstupní spínače se vypnou, když rekuperační spínač Sofwc se aktivuje.When the output voltage is lower than the input voltage, the basic theory suggests that the final capacitor voltage is higher. To control this voltage increase, the Sofwc regenerative switch is activated, thereby stopping any recharging and converting the remaining induction energy to output. When the current becomes zero, the remaining three switches are brought out of their own commutation state. The input switches turn off when the Sofwc regenerative switch is activated.

Když výstupní napětí je vyšší než vstupní napětí, konečné napětí na kondenzátoru je nižší v pří30 pádě, že se umožní dokončení procesu. K udržení stejné napěťové amplitudy na kondenzátoru pro sekvenční operaci, zesilující spínač Siqcc se aktivuje před tím, než se proud indukční cívky stane nulovým. To ukončí další výstupní vybíjení, avšak, když je aktivován ve správném časovém okamžiku, to vede k nabíjení kondenzátoru na žádoucí hodnotu. Spínače Sofwc a Siqcc umožňují regulaci napětí na kondenzátoru a tím toku energie.When the output voltage is higher than the input voltage, the final voltage on the capacitor is lower in the case of a drop that will allow the process to complete. To maintain the same voltage amplitude on the sequential capacitor, the amplifying switch Siqcc is activated before the inductor coil current becomes zero. This terminates the next output discharge, but when activated at the right time, this leads to the capacitor charging to the desired value. The Sofwc and Siqcc switches allow voltage regulation on the capacitor and thus energy flow.

Když se přeruší uvedený proud a polarita kondenzátoru je obrácena, operace probíhající proti směru hodinových ručiček se inicializuje spuštěním jednoho ze zvolených spínačů Silnu, Si2nu nebo Si3nu pro horní mezilehlý vstupní koncový bod Piu; Sol nu, So2nu nebo So3nu pro horní mezilehlý výstupní koncový bod Pou; Solpl, So2pl nebo So3pl pro spodní mezilehlý vstupní koncový bod Pil. Dva tyristory Sofwcc a Siqcc provádí rekuperaci a napěťovou regulaci v operaci prováděné proti směru hodinových ručiček.When said current is interrupted and the polarity of the capacitor is reversed, the counter-clockwise operation is initiated by triggering one of the selected switches Silnu, Si2nu or Si3nu for the upper intermediate input end point Piu; Sol nu, So2nu or So3nu for the upper intermediate exit end point Pou; Solpl, So2pl or So3pl for the lower intermediate entry end point Pil. Two Sofwcc and Siqcc thyristors perform regenerative and voltage control in counterclockwise operation.

Pro podmínky stejné jako podmínky popsané v souvislosti obr. 2, pro vstupní fázový úhel 80 elektrických stupňů a výstupní fázový úhel 170 elektrických stupňů, a pro střídavé napájecí napětí 4780 V, okamžité hodnoty vstupních a výstupních napětí jsou následující Vy = 368 V, Vj2 = -252 V, Vl3 = -134 V, Voui = 68 V, Vou2 = 300 V a Vou3 = -368 V. Použitím stejné výše popsané metodiky, spínače Silpu, Si3nl, So2pu, So3nl se aktivuje kzahájení sekvence probíhající po směru hodinových ručiček. Proud proudí od kladné vstupní fáze i ke kladné výstupní fázi 2 a vrací se od třetí záporní výstupní fáze 3 k záporné vstupní fázi 3.For conditions identical to those described in Fig. 2, for an input phase angle of 80 electrical degrees and an output phase angle of 170 electrical degrees, and for an AC supply voltage of 4780 V, the instantaneous values of the input and output voltages are Vy = 368 V, Vj . = -252 V, V 13 = -134 V, V ou i = 68 V, V ou2 = 300 V and V ou3 = -368 V. Using the same methodology described above, the Silp, Si3nl, So2pu, So3nl switch is activated to start the sequence clockwise. The current flows from the positive input phase i to the positive output phase 2 and returns from the third negative output phase 3 to the negative input phase 3.

Při stejné rezonanční periodě definované kondenzátorem a indukčními cívkami, tyristory Si2n 1 se aktivuje v čase asi 136 ps, čímž se vypne tyristor Si31. V čase asi 300 ps do vybití kladný výstupní tyristor Solnp se spustí k vypnutí tyristorů So2pu.At the same resonance period defined by the capacitor and inductor, the Si2n1 thyristors are activated at a time of about 136 ps, turning off the Si31 thyristor. At a time of about 300 ps to discharge, the positive output thyristor Solnp will start to turn off the So2pu thyristors.

-19CZ 298857 B6-19GB 298857 B6

Poněvadž při těchto fázových úhlech vstupní napětí je vyšší než výstupní napětí (|Vu| > |Vu|), rekuperační spínač Sofwc se aktivuje zastavením opětovného nabíjení dvou kondenzátorů.Since at these phase angles the input voltage is higher than the output voltage (| Vu |> | Vu |), the Sofwc regenerative switch is activated by stopping the recharging of the two capacitors.

V tomto okamžiku se vstupní tyristory vypínají. V čase asi 334 ps do trvání převodu energie tyristoru vypínají. V čase asi 334 ps do trvání převodu energie výstupní proud se stane nulovým a zbývající spínač se vypnou. To uzavírá operaci probíhající ve směru hodinových ručiček.At this point, the input thyristors turn off. At a time of about 334 ps to the duration of the energy transfer thyristor shut down. At a time of about 334 ps for the duration of power conversion, the output current becomes zero and the remaining switch is turned off. This completes the clockwise operation.

Operace probíhající proti směru hodinových ručiček má identické vyjmutí energie ze vstupu a dodávku energie na výstup a používá opačnou polaritu tyristoru pro každé fázové spojení.The counter-clockwise operation has identical removal of power from the input and power supply to the output and uses the opposite polarity of the thyristor for each phase connection.

V tomto procesu proud proudí proti směru hodinových ručiček a polarita kondenzátoru se nabije ío do původního stavu.In this process, the current flows counterclockwise and the capacitor polarity is charged to its original state.

Cyklická operace umožňuje téměř 100 % cyklu převodu energie. Jak operační frekvence tak i napětí na kondenzátoru reguluje výstupní výkon. Poněvadž napětí může být regulováno ve velkém rozsahu, výstupní výkon na cyklus je pouze omezen napěťovým a proudovým omezením aktivních a pasivních komponent. Tento obvod umožňuje intenzivní přeměnu frekvence nezávislou na výstupním výkonu, poněvadž výkon může být zcela regulován selekcí napětí na kondenzátoru. To má výhodu spočívající v udržení nízkého zvlnění frekvence na jak vstupu tak i na výstupu, když žádoucí výkon je nízký. Toto nízké zvlnění frekvence může být udržováno k nulovému výstupnímu výkonu s tím, že systém udržuje žádoucí napětí na výstupním filtru transformací j alového výkonu.The cyclic operation allows almost 100% of the energy transfer cycle. Both the operating frequency and the capacitor voltage regulate the output power. Since the voltage can be controlled to a large extent, the output power per cycle is only limited by the voltage and current limits of the active and passive components. This circuit allows intensive frequency conversion independent of the output power, since the power can be completely regulated by selecting the voltage on the capacitor. This has the advantage of keeping the low frequency ripple at both the input and output when the desired power is low. This low frequency ripple can be maintained to zero output power, while the system maintains the desired voltage across the output filter by transforming reactive power.

Porovnáním tohoto obvodu s obvodem níže uvedeného dynamického kondenzátoru jalového výkonu (kompenzátor DVC) zobrazeného na obr. 7 je možné konstatovat, že tento obvod může pracovat jako kompenzátor DVC použitím výstupních tyristorů. Je zřejmé, že systém umožňuje nejen regulovat výstupní výkon, avšak úplně regulovat jalový vstupní výkon.By comparing this circuit to the dynamic reactive power capacitor (DVC compensator) shown in FIG. 7, it can be said that this circuit can operate as a DVC compensator using output thyristors. Obviously, the system allows not only to regulate the output power, but to completely regulate the reactive input power.

VII. Kompenzátor harmonických složekVII. Harmonic Compensator

Při nabíjecí operaci, zobrazené na obr. 2, měnič střídavého napětí na střídavé napětí produkuje sinusový proud ve fázi s výstupním fázovým napětím. Při nabíjecí operaci zobrazené na obr. 3 pře30 vod náboje je takový, že jedna složka výstupního proudu je ve fázi s výstupním napětím (činný výkon) a druhá složka výstupního proudu je mimo fázi s výstupním napětím (jalový výkon).In the charging operation shown in Fig. 2, the AC-to-AC converter produces a sinusoidal current in phase with the output phase voltage. In the charging operation shown in Fig. 3, the charge current transfer is such that one component of the output current is in phase with the output voltage (active power) and the other component of the output current is out of phase with the output voltage (reactive power).

Napěťové složky se mohou měnit v souvislosti se střídavým výstupním fázovým napětím. Obecně při regulaci moderního mikroprocesoru a programovatelných logických zařízení libovolný reprodukovatelný tvar vlny výstupního proudu může se sestavit v rámci opravy výsledku měniče střídavého proudu na střídavý proud.The voltage components may vary in relation to the AC output phase voltage. In general, in the control of a modern microprocessor and programmable logic devices, any reproducible waveform of the output current can be assembled to correct the result of the AC / AC converter.

Nejobecnější proudový tvar vlny, který může být sestaven je dán Fourierovými řadami pro první výstupní fázový proud:The most general current waveform that can be assembled is given by the Fourier series for the first output phase current:

/« » Σ»-1 * ” (A«cos(ne«.t) + (14)/ «» Σ »-1 *” (A «cos (not« .t) + (14)

Ostatní dvě fáze jsou definovány stejnou proudovou rovnicí, avšak jsou posunuty o 120 resp. 240 elektrických stupňů. Skupina všech třífázových proudů poskytuje v libovolném bodě výstupní fáze (ω0„ΐ) převod náboje všech tří výstupních fází.The other two phases are defined by the same current equation, but are shifted by 120 resp. 240 electrical degrees. The group of all three-phase currents provides the charge transfer of all three output phases at any point of the output phase (ω 0 „ΐ).

Tudíž měnič střídavého proudu na střídavý proud může být konfigurován pro převod činného výkonu s B| rovným nule a jako kompenzátor jalového výkonu s A] rovným nule.Thus, the AC to AC converter may be configured to convert active power with B 1 equal to zero and as a reactive power compensator with A] equal to zero.

Zařízení RCTA může být konfigurováno jako kompenzátor harmonických složek, který kompen50 zuje harmonické složky na vedení generované různými zátěžemi v systému. Tato kompenzace harmonických složek může být konfigurována několika způsoby. Tak např., kompenzátor harmonických složek může mít vstupní koncový bod spojený s napájecím zdrojem nebo s libovolným jiným zdrojem pro uschování energie a výstupní koncový bod spojen se střídavým výstupnímThe RCTA can be configured as a harmonic compensator that compensates the harmonic components on the line generated by the different loads in the system. This harmonic compensation can be configured in several ways. For example, the harmonic compensator may have an input endpoint connected to a power supply or any other power storage device, and the output end point connected to an AC output.

-20CZ 298857 B6 systémem, který má harmonické složky, které je žádoucí kompenzovat. Systém pro kompenzaci harmonických složek by poskytoval kolísání síťové harmonické energie v průběhu střídavého cyklu. Kromě toho harmonický proud může být odebrán současně se vstupním výkonem.-20GB 298857 B6 system that has harmonic components that need to be compensated. A harmonic compensation system would provide mains harmonic energy fluctuations during the alternating cycle. In addition, the harmonic current can be drawn simultaneously with the input power.

Vlil. Kompenzace jalového výkonu (kompenzace VAR)Vlil. Reactive power compensation (VAR compensation)

Zařízení RCTA může být rovněž použito jako dynamický kompenzátor jalového výkonu (kompenzátorem VAR) se schopností změnit jalový výkon v části střídavého cyklu. Kompenzátor DVC může přepnout tok jalového výkonu z úplného předstihu na úplné zpoždění v méně než desátém cyklu střídavé výkonové dodávky. Tato rychlost umožňuje použití kompenzátoru výkonové dodávky. Tato rychlost umožňuje použití kompenzátoru DVC jako kompenzátoru VAR pro regulaci blikání, napěťovou regulaci a standardní kompenzaci VAR.The RCTA can also be used as a dynamic reactive power compensator (VAR) with the ability to change reactive power in a part of an AC cycle. The DVC compensator can switch reactive power flow from full advance to full delay in less than the tenth cycle of AC power supply. This speed allows the use of a power supply compensator. This speed allows the use of the DVC as a VAR compensator for flicker control, voltage control and standard VAR compensation.

Kompenzace DVC probíhá při vnitřní frekvenci značně vyšší než frekvence střídavé sítě. Ve spo15 jení s malým nízkofrekvenčním vypínacím filtrem, proud odebíraný při kompenzaci DVC je prostý harmonických složek, čímž jsou splněny všechny požadavky jak standardu IEEE 519— 1992 tak i standardu IEC 555-2.DVC compensation takes place at an internal frequency considerably higher than that of the AC network. In conjunction with a small low-frequency trip filter, the current drawn at DVC compensation is devoid of harmonic components, meeting all the requirements of both IEEE 519-1992 and IEC 555-2.

Obvodové operace provádí měkké spínání a vlastní komutaci tyristorů s tím, že není žádoucí otevření spínačů a relativně nízký poměr dl/dt. Nízký poměr dl/dt je důležitý, poněvadž umožňuje použití standardního zařízení typu SCR s jak vysokým napětím tak vysokým výkonem. Tato zařízení jsou používána od roku 1970 v elektrickém průmyslu pro přenosy vysokého stejnosměrného napětí a další aplikace. Dostupnost tyristorů na vysoké napětí a vysoký výkon umožňuje použití topologie kompenzace DVC nejen pro průmyslové aplikace, avšak rovněž i pro více25 megawatové vysokonapěťové aplikace.The circuit operation performs soft switching and self commutation of the thyristors, with no opening of switches and a relatively low dl / dt ratio desirable. The low dl / dt ratio is important as it allows the use of a standard SCR type device with both high voltage and high power. These devices have been used in the electrical industry since 1970 for high-voltage transmissions and other applications. The availability of high-voltage and high-power thyristors allows the use of a DVC compensation topology not only for industrial applications but also for multi-megawat high voltage applications.

Kromě toho, zařízení typu SCR je nízkonákladovým výkonovým elektrickým zařízením, má nejnižší ztráty vodivosti a může být jednoduchým způsobem zapojeno do série k poskytnutí spínačů pro megavoltové operace. Aktivace takových spínačových sestav zcela navržena pro přímé spouštění nebo pro spouštění optickými vlákny.In addition, the SCR type device is a low cost power electrical device, has the lowest conductivity losses and can be simply connected in series to provide switches for megavolt operations. The activation of such switch assemblies is entirely designed for direct triggering or fiber optic triggering.

Zbývající komponenty jsou rovněž standardní a nevyžadují žádné další nové technické řešení.The remaining components are also standard and do not require any new technical solutions.

Kompenzátor DVC pracuje na stejných rezonančních principech způsobu DSCI stejně jako výše popsaný měnič střídavého proudu na střídavý proud. Pro měnič střídavého proudu na střídavý proud, první výměna náboje je nabíjecí operací kondenzátoru Co s energií odebranou z výkonového zdroje. Pro druhou výměnu náboje náboj na kondenzátoru je vybit do výstupního koncového bodu. Kompenzace DVC má rovněž dvě stejné výměny náboje, avšak při stabilních stavových podmínkách žádná síťová energie není převedena mezi kondenzátorem Co a střídavým výkono40 vým koncovým bodem. Účinkem sítě je změna energie mezi třemi střídavými vedeními.The DVC compensator operates on the same resonant principles of the DSCI method as the AC to AC converter described above. For an AC to AC converter, the first charge change is the charging operation of the capacitor Co with the power drawn from the power source. For the second charge exchange, the charge on the capacitor is discharged to the outlet end point. The DVC compensation also has two equal charge changes, but under steady state conditions no mains energy is transferred between the capacitor Co and the AC power end point 40. The effect of the grid is to change the energy between the three AC lines.

Obr. 7 zobrazuje elektrické zapojení dynamického kompenzátoru VAR. Existuje několik variací tohoto obvodu, avšak základní operace je stejná nebo podobná.Giant. 7 shows the electrical wiring of the dynamic VAR compensator. There are several variations of this circuit, but the basic operation is the same or similar.

Kompenzátor DVC může být přímo spojen se střídavou sítí 70 bez použití transformátoru. To vylučuje transformátorové ztráty, náklady na izolační transformátor, prostorové požadavky a hmotnost izolačního transformátoru. Transformátor může být použit v případě, že je žádoucí rozdílné výstupní napětí.The DVC compensator can be directly connected to the AC network 70 without the use of a transformer. This eliminates transformer losses, insulation transformer costs, space requirements and insulation transformer weight. A transformer can be used if a different output voltage is desired.

Vnitřní operační frekvence je zvolena na základě optimalizace výkonu a minimalizace komponent a provozních nákladů. S provozní frekvencí kolem 2400 Hz vypínací frekvence kolem 600 Hz je zvolena pro nízkopásmový vstupní filtr 72 k omezení proudového zvlnění na nepatrnou hodnotu. Filtrace vysokých frekvencí snižuje hodnoty jak kondenzátoru filtru tak i indukčních cívek. Komponenty filtru tvoří kondenzátory Cfi a indukční cívky Lfi. Kondenzátory filtry jsou zapojeny do konfigurace trojúhelník, avšak rovněž může být použita konfigurace hvězda.The internal operating frequency is chosen based on performance optimization and minimizing components and operating costs. With an operating frequency of about 2400 Hz, the cut-off frequency of about 600 Hz is selected for the low-pass input filter 72 to minimize current ripple. High-frequency filtration reduces the values of both the filter capacitor and the inductors. The filter components consist of capacitors Cfi and inductors Lfi. Capacitor filters are wired in a triangle configuration, but a star configuration can also be used.

-21 CZ 298857 B6-21 GB 298857 B6

Středovou komponentou je kondenzátor Co, tento kondenzátor se typicky nabije zbytkovým napětím na začátku nabíjecího cyklu. Existují dvě sekce pro výměnu náboje, z nichž každá je zobrazena na jedné straně kondenzátoru. Na levé straně je zobrazena první sekce 76 pro výměnu náboje a na pravé straně je zobrazena druhá sekce 78 pro výměnu náboje. Tyto dvě sekce alternativně obracejí polaritu napětí na kondenzátoru Co a v průběhu procesu odebírají jalový proud ze třech fází střídavé sítě 70.The central component is a capacitor Co, this capacitor typically being charged by a residual voltage at the beginning of the charging cycle. There are two charge exchange sections, each of which is shown on one side of the capacitor. On the left side, a first hub exchange section 76 is shown, and on the right side, a second hub exchange section 78 is shown. Alternatively, the two sections reverse the polarity of the voltage across the capacitor Co and draw the reactive current from the three phases of the AC 70 during the process.

První sekce 76 pro výměnu náboje začíná se záporným zbytkovým napětím na kondenzátoru Co. ío Nabíjecí operace začíná aktivováním prvního spínače a druhého spínače z první skupiny 82 spínačů ke spojení první fáze a druhé fáze střídavého napájecího zdroje přes kondenzátor Co.The first charge exchange section 76 begins with a negative residual voltage at capacitor Co. The charging operation begins by activating the first switch and the second switch of the first group of switches 82 to connect the first phase and the second phase of the AC power supply via capacitor Co.

V průběhu převodu náboje je definována hodnota indukčních cívek La (za předpokladu, že hodnota kondenzátoru Co je blokována dalšími podmínkami). Indukční cívka Laje v první sekci 76 pro výměnu náboje tvořena dvěma indukčními cívkami Lal a La2. V druhé sekci 78 pro výměnu náboje je indukční cívka Lb tvořena dvěma indukčními cívkami Lbl a Lb2. Všechny čtyři indukční cívky mohou být nahrazeny jednou indukční cívkou zapojeno do série s kondenzátorem Co.During charge transfer, the value of the induction coils La is defined (assuming that the value of the capacitor Co is blocked by other conditions). The induction coil Laje in the first charge exchange section 76 comprises two induction coils La1 and La2. In the second hub exchange section 78, the induction coil Lb is formed by two induction coils Lb1 and Lb2. All four inductors can be replaced by one inductor connected in series with capacitor Co.

Převod náboje se zahájí jako polovina sinusového tvaru vlny. V části cesty skrze první sekci 76 pro výměnu náboje se dosáhne žádoucího převodu náboje druhé fáze a tyristor pro třetí fázi se následně spustí. Nabíjecí sekvence je zvolena tak, že aktivace tyristoru třetí fáze zpátky přiloží předpětí na tyristor druhé fáze k vyvedení tohoto tyristoru z vlastní komutace. Převod náboje pokračuje aje ukončen, když proud skrze kondenzátor se stane nulovým. V tomto okamžiku dva vodicí tyristory se vyvedou z vlastní komutace k dokončení nabíjecího cyklu.The charge transfer starts as half of the sine waveform. In a portion of the path through the first charge exchange section 76, the desired second phase charge transfer is achieved and the third phase thyristor is subsequently lowered. The charging sequence is selected such that activating the third phase thyristor back applies a bias to the second phase thyristor to remove the thyristor from its own commutation. The charge transfer continues and terminates when the current through the capacitor becomes zero. At this point the two guide thyristors are disengaged from their own commutation to complete the charging cycle.

Druhá sekce 78 pro výměnu náboje je zahájena po nabíjecím cyklu. Druhá sekce 78 pro výměnu náboje je konfigurována k dosažení identické výměny náboje se střídavou sítí jako první sekce 76 pro výměnu náboje. Druhá sekce 78 pro výměnu náboje se odlišuje od první sekce 76 pro výměnu náboje tím, že spojení s kondenzátorem Co je obráceno vůči spojení první sekce 76 pro výměnu náboje. Kvůli tomu obrácenému spojení napětí na kondenzátoru Co úplně obrací polaritu. Tudíž žádný výkon není odebírán ze sítě nebo převáděn do sítě, poněvadž energie v kondenzátoru Co se nemění.The second charge exchange section 78 is initiated after the charging cycle. The second charge exchange section 78 is configured to achieve an identical charge exchange with the AC network as the first charge exchange section 76. The second hub exchange section 78 differs from the first hub exchange section 76 in that the connection to the capacitor Co is inverted relative to the connection of the first hub exchange section 76. Because of the inverted connection of voltage at capacitor Co, the polarity is completely reversed. Thus, no power is drawn from the grid or transferred to the grid, since the energy in the capacitor Co does not change.

Obr. 8 zobrazuje graf typického tvaru vlny při výměně náboje se dvěma cykly operace dyna35 mického kompenzátoru VAR zobrazeného na obr. 7. Komponenty byly zvoleny pro frekvenci úplné výměny náboje rovnou 4000 Hz, čímž se dokončí 2000 cyklů za sekundu pro první a druhou sekci pro výměnu náboje. Tato operace je dosažena s Co = 100 pF a La + Lb = 40 pF. Zvolené střídavé napětí je 480 V a tvary vln výměny náboje zobrazené na obr. 8 přísluší vstupnímu fázovému úhlu 40 elektrických stupňů. Rekuperační spínače Swa a Swb, zobrazené na obr. 7, nejsou žádoucí pro tuto operaci. Avšak spínače zapojené paralelně s kondenzátorem Co (Swal a Swbl) nebo sériově s kondenzátorem Co (Swa2 a Swb2) zvyšují regulační pružnost. Vstupní napětí a jalový proud jsou definovány následujícími rovnicemi:Giant. 8 is a graph of the typical waveform for two-cycle charge exchange operation of the dynamic VAR compensator shown in FIG. 7. The components were selected for a full charge exchange rate of 4000 Hz to complete 2000 cycles per second for the first and second charge exchange sections. . This operation is achieved with Co = 100 pF and La + Lb = 40 pF. The selected AC voltage is 480 volts and the charge-exchange waveforms shown in Fig. 8 belong to an input phase angle of 40 electrical degrees. The regenerative switches Swa and Swb shown in Fig. 7 are not desirable for this operation. However, switches connected in parallel with the Co capacitor (Swal and Swb1) or in series with the Co capacitor (Swa2 and Swb2) increase the control flexibility. Input voltage and reactive current are defined by the following equations:

Γ, » sm(of) - 252V Zr, * j* cos(fl>/)= 39 7A = -2*7 3) =-386K /Λ = Iricoa(a}t-2jr/3) = 59.6A sio(o>/+2λ7 3) = 134 V lnS /rj> cos^rf +2r/ 3) » -99.3ΛΓ, »SM (OF) - 252V of R * j * cos (fl> /) = 39 = -2 7A 7 * 3) = -386K / Λ = I ri CoA (a} t-2R / 3) = 59.6 SiO (o> / 2λ7 + 3) = 134 nS l / rj> cos ^ rf + 2r / 3) »-99.3Λ

Za předpokladu, že zbytkové napětí kondenzátoru Co je -1200 V, a to buď z předcházející operace nebo přednabitím se vstupním tvarem vlny, výměny náboje probíhá následujícím způsobem.Assuming that the residual voltage of the capacitor Co is -1200 V, either from a previous operation or from a pre-charge with an input waveform, the charge exchange proceeds as follows.

Použití generalizované metody pro nabíjení vstupní tyristory Sa2p a Sa3n jsou aktivovány při ť = 0, čímž se spojí fázová napětí V2 a V3 na kondenzátoru Co. Proud Ic protéká indukčnímiUsing a generalized method for charging the input thyristors Sa2p and Sa3n are activated at = = 0, thereby connecting the phase voltages V 2 and V 3 on capacitor Co. Current Ic flows through inductive

-22CZ 298857 B6 cívkami Lal a La2, čímž se náboj odebere z fáze 2 a stejný náboj se zavede do fáze 3, jak je to zobrazeno na obr. 8.The coil is removed from phase 2 and the same charge is introduced into phase 3 as shown in FIG. 8.

Částečně skrze nabíjecí cyklus v čase tf se tyristory Salp aktivuje. Poněvadž napětí V) je více kladné než V2, na tyristor Sa2p je zpětně přiloženo předpětí a tento tyristor je vyveden z vlastní komutace. Výměna náboje pokračuje s fází i a fází 2. V čase t2' = 244 ps proud klesne na nulu a na dva vodicí tyristory Salp a Sa3n se zpětně přiloží předpětí a tyto tyristory se vyvedou z vlastní komutace.Partially through the charging cycle at time tf, the Salp thyristors are activated. Because the voltage V) is more positive than V 2, the thyristor on Sa2p is backward biased thyristors and the thyristor is commutated. The charge exchange continues with phase i and phase 2. At time t 2 '= 244 ps the current drops to zero and the two guide thyristors Salp and Sa3n are re-energized and these thyristors are discharged from their own commutation.

Aktivace tyristorů v čase tl' je definována velikostí jalového proudu třech fází Iri, Ir2 a Ir3. ío Aktivace tyristorů v čase tf = 134 ps poskytuje převod náboje úměrný požadavku na jalový proud a vede k napětí na kondenzátoru rovnému počátečnímu zbytkovému napětí, avšak majícímu opačnou polaritu.The activation of thyristors at time t1 'is defined by the magnitude of the reactive current of the three phases I r 1, I r 2 and I r 3 . Activation of thyristors at tf = 134 ps provides a charge conversion proportional to the reactive current requirement and results in a capacitor voltage equal to the initial residual voltage but having opposite polarity.

Dřívější aktivace tyristorů Salp vede k nabití kondenzátoru na vyšší napětí, čímž se kromě jalového výkonu odebírá činný výkon. Toto zvýšení napětí na kondenzátoru může být žádoucí z hlediska ztrát komponent nebo kvůli zvýšení toku jalového výkonu, která nevyžaduje změnu frekvence kompenzátoru DVC. Naproti tomu, zpožděná aktivace vede k převodu části energie kondenzátoru zpět do střídavého výkonového systému. V případě skutečného systému čas t/ může být vypočten v reálném čase nebo předem vypočten a uložen do referenční tabulky.Early activation of the Salp thyristors leads to a capacitor charging at a higher voltage, which in addition to the reactive power draws active power. This increase in voltage on the capacitor may be desirable in terms of component losses or increased reactive power flow that does not require a DVC frequency change. In contrast, delayed activation results in the transfer of part of the capacitor energy back to the AC power system. In the case of an actual system, the time t / can be calculated in real time or pre-calculated and stored in a reference table.

Uložená hodnota je funkcí vstupního fázového úhlu a napětí na kondenzátoru.The stored value is a function of the input phase angle and voltage across the capacitor.

Pro druhou sekci 78 pro výměnu náboje je použit stejný generalizovaný způsob pro nabíjení. Výměna náboje v této sekci začíná v čase t3' ~ 250 ps aktivací tyristorů Sb2p a Sb3n. To znovu spojí kondenzátor Co ve fázi 2 a fázi 3 se správnou polaritou. Rozdíl operace probíhajících druhé sekci 78 pro výměnu náboje spočívá vtom, že proud protékající kondenzátorem má opačnou polaritu. Jak je to zobrazeno na obr. 8, proudový tok do fází během vybíjení v druhé sekci 78 pro výměnu náboje je identický s proudem odebíraným během výměny náboje probíhající v první sekci 76 pro výměnu náboje s tím, že žádný převod síťové energie netvoří střídavou dodávku elektrické energie.For the second hub exchange section 78, the same generalized charging method is used. The charge exchange in this section begins at time t 3 '~ 250 ps by activating the thyristors Sb2p and Sb3n. This reconnects the Co capacitor in phase 2 and phase 3 with the correct polarity. The difference in the operation of the second charge exchange section 78 is that the current flowing through the capacitor has opposite polarity. As shown in FIG. 8, the current flow to the phases during discharge in the second charge exchange section 78 is identical to the current drawn during the charge exchange occurring in the first charge exchange section 76, with no mains power transfer forming an alternating electrical power supply. energy.

V čase 134 ps od zahájení vybíjecího cyklu, tj. v čase t4' = 384 ps tyristor Sblp je aktivován, čímž se tyristor Sb2p uvede do vypnutého stavu, zatímco tyristor Sb3n zůstane zapnut. Vybíjecí proces pokračuje, dokud nenastane časový okamžik přibližně t5' = 494 ps, ve kterém proud klesne na nulu a tyristory Sblp a Sp3n se vypnou, čímž se napětí na kondenzátoru ponechá v původním stavu.At 134 ps from the start of the discharge cycle, i.e. at time t 4 '= 384 ps, the thyristor Sblp is activated, thereby bringing the thyristor Sb2p to off state while the thyristor Sb3n remains on. The discharge process continues until a time of approximately t 5 '= 494 ps occurs, in which the current drops to zero and the thyristors Sblp and Sp3n are turned off, leaving the voltage on the capacitor in its original state.

Pro po sobě jdoucí převody náboje se síťová napětí a proudy cyklicky mění. Tudíž spouštěcí sekvence a časování musí být určeno pro fázového úhlu proudu. Průměrný jalový proud je náboj poskytnutý v průběhu časového intervalu mezi jednotlivými převody náboje. To způsobuje, že jalový proud může být regulován frekvencí. Kromě toho jalový proud je rovněž funkcí zbytkového napětí na kondenzátoru Co. Toto napětí může v podstatě vytvořit libovolnou hodnotu a je pouze omezeno jmenovitými napěťovými a proudovými hodnotami tyristorů a kondenzátoru Co. To je hlavní výhoda, poněvadž typicky požadavek na jalový výkon se zvyšuje s klesajícím síťovým napětím. Zapojením jednoduchých kondenzátorů vedle sebe jalový proud je úměrný s klesajícím napětím, zatímco při použití kompenzátoru DVC jalový proud se může zvýšit nezávisle na síťovém napětí.For successive charge transmissions, the mains voltages and currents change cyclically. Thus, the trigger sequence and timing must be determined for the phase angle of the current. The average reactive current is the charge provided during the time interval between each charge transfer. This causes the reactive current to be frequency controlled. In addition, the reactive current is also a function of the residual voltage at capacitor Co. This voltage can basically produce any value and is only limited by the rated voltage and current values of the thyristors and capacitor Co. This is a major advantage since typically the reactive power requirement increases with decreasing line voltage. By connecting simple capacitors side by side, the reactive current is proportional with the voltage dropping, while using the DVC compensator the reactive current can increase independently of the mains voltage.

Z hlediska účinnosti jalové proudy protékají skrze pouze jednu skupinu tyristorů na fázi. To nejen poskytuje zjednodušení a vyšší pružnost, avšak rovněž snižuje ztráty na minimum.In terms of efficiency, reactive currents flow through only one group of thyristors per phase. This not only provides simplification and greater flexibility, but also reduces losses to a minimum.

IX. Elektronický střídavý transformátorIX Electronic AC transformer

a. Převod střídavého proudu na střídavý prouda. Converting AC to AC

Měnič střídavého proudu na střídavý proud zobrazený na obr. 1 může poskytnout tvar vlny výstupního napětí, který splňuje požadavky na napětí, frekvenci a výstupní fázi. Když výstupníThe AC to AC converter shown in Figure 1 can provide an output voltage waveform that meets the voltage, frequency, and output phase requirements. When output

-23CZ 298857 B6 frekvence je stejná jako vstupní frekvence, měnič střídavého proudu na střídavý prou se může použít jako střídavý regulovaný zdroj elektrické energie.-23GB 298857 B6 the frequency is the same as the input frequency, the AC / AC converter can be used as an AC regulated power source.

Pro některé aplikace, jako např. střídavé motory s proměnnou rychlostí, je žádoucí regulovat výstupní frekvenci a výstupní napětí. Ačkoliv měnič střídavého proudu na střídavý proud může měnit energii z nízkonapěťového koncového bodu na vysokonapěťový koncový bod, jeho transformace napětí je omezena. Standardní střídavý transformátor může být spojen se střídavým vstupem nebo střídavým výstupem k poskytnutí regulovaného střídavého výstupu s transformací napětí. Avšak tento systém má stále nevýhodu spočívající v tom, že má velký třífázový střídavý transformátor ve smyčce.For some applications, such as variable speed AC motors, it is desirable to control the output frequency and output voltage. Although an AC to AC converter can convert energy from a low voltage end point to a high voltage end point, its voltage transformation is limited. A standard AC transformer can be coupled to an AC input or an AC output to provide a regulated AC output with a voltage transformer. However, this system still has the drawback of having a large three-phase AC transformer in the loop.

Obr, 9 zobrazuje elektrické zapojení elektrického transformátoru, který kombinuje regulaci frekvence s transformací napětí. Elektrický obvod je zapojen jako jednofázové zapojení s množinou šikmých linií indukujících počet fází nebo koncových bodů. Elektronický transformátor pracuje podle podobných principů jako měnič střídavého proudu na střídavý proud zobrazený na obr. 1. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že jednofázový transformátor nahrazuje výstupní indukační cívky.Fig. 9 shows the electrical connection of an electrical transformer that combines frequency control with voltage transformation. The electrical circuit is connected as a single-phase circuit with a plurality of oblique lines indicating the number of phases or end points. The electronic transformer operates according to similar principles to the AC to AC converter shown in Figure 1. The main difference is that the single-phase transformer replaces the output inductor coils.

Střídavý zdroj elektrické energie je přiložen ke vstupnímu koncovému bodu 102, který je spojen s kondenzátorem Co skrze druhý vstupní filtr 104 a druhou vstupní spínačovou sekci 106.An AC power source is applied to the inlet end point 102, which is coupled to the capacitor Co through the second inlet filter 104 and the second inlet switch section 106.

Hodnota vstupních indukčních cívek Lip a Lín určuje dobu trvání nabíjení.The value of the input inductors Lip and Lin determines the duration of charging.

Nabíjení ve vstupní sekci je identické s nabíjením ve vstupní sekci měniče střídavého proudu na střídavý proud zobrazeného na obr. 1.The charging in the input section is identical to the charging in the input section of the AC / AC converter shown in Figure 1.

Vybíjecí sekce je stejná jako vybíjecí sekce měniče střídavého proudu na střídavý proud zobrazeného na obr. 1 s tím, že má druhou výstupní spínačovou sekci 118 spojenou s výstupním koncovým bodem 120 skrze druhý výstupní filtr 119. Vybíjecí indukční cívky Lbl a Lb2 jsou nahrazeny transformátorem 117, který poskytuje indukčnost. Kromě toho, je přidán primární výstupní tyristor Sdch, který odpojuje transformátor 117 do kondenzátoru Co v průběhu nabíjecího cyklu.The discharge section is the same as that of the AC to AC converter shown in Fig. 1, with a second output switch section 118 coupled to the output end point 120 through the second output filter 119. The discharge inductors Lb1 and Lb2 are replaced by a transformer 117 that provides inductance. In addition, a primary output thyristor Sdch is added which disconnects transformer 117 to the capacitor Co during the charging cycle.

Primární a sekundární transformátorový poměr výstupního transformátoru 117 je zvolen ke shodě žádoucího napěťového poměru mezi střídavým vstupním napětím a střídavým výstupním napětím. Kromě toho, svodová indukčnost, jak je to zřejmé z primární části transformátoru, je zvolena ke shodě hodnot výstupních indukčních cívek Lbl a Lb2 zobrazených na obr. 1.The primary and secondary transformer ratio of the output transformer 117 is selected to match the desired voltage ratio between the AC input voltage and the AC output voltage. In addition, the leakage inductance, as seen from the primary part of the transformer, is selected to match the values of the output inductors Lb1 and Lb2 shown in Fig. 1.

Paralelní indukčnost transformátoru 117 může být zvolena tak, že je mnohem vyšší než rozptylová indukčnost. Tudíž paralelní indukčnost nemusí být brána v úvahu pro většinu operací v daném obvodě. Součet indukčností vinutí je efektivní hodnot svodové indukčnosti transformátoru a společně s kondenzátorem CO definuje vybíjecí periodu.The parallel inductance of the transformer 117 can be chosen to be much higher than the stray inductance. Thus, parallel inductance need not be considered for most operations in a given circuit. The sum of the winding inductances is the effective value of the transformer leakage inductance and together with the CO capacitor defines the discharge period.

Energie kondenzátoru se vybíjí do střídavých výstupních fází stejným způsobem, jak tomu bylo v případě měniče střídavého proudu na střídavý proud.The capacitor energy is discharged into the AC output phases in the same way as the AC to AC converter.

Použitím obecného způsobu vybíjení tyristor Sdch je aktivován společně s kladným tyristorem Sop a záporným tyristorem Son fází s nejvyšším a druhým nejvyšším výstupním napětím za předpokladu jednotného výstupního účiníku. To vede ke spojení kondenzátoru Co s výstupními fázemi skrze druhý výstupní filtr 119 a transformátor 117. Když dostatečná energie je převedena do výstupní fáze s druhým nejvyšším výstupním napětím, tyristor s nejnižším výstupním napětím se spustí. To vypne tyristor pro druhý nejvyšší výstup a nabíjení pokračuje pro vedení s nejvyšším a nejnižším výstupem.Using the general discharge method, the Sdch thyristor is activated together with the positive thyristor Sop and the negative Son thyristor of the phase with the highest and second highest output voltages, assuming a uniform output power factor. This leads to the coupling of the capacitor Co with the output phases through the second output filter 119 and the transformer 117. When sufficient energy is transferred to the output phase with the second highest output voltage, the thyristor with the lowest output voltage is triggered. This turns off the thyristor for the second highest output and charging continues for the highest and lowest output lines.

Rekuperační tyristor Swop může být aktivován k zamezení opětovného nabíjení kondenzátoru Co nebo k selekci zbytkového napětí na kondenzátoru Co. Tato aktivace převede energie ve svodové indukčnosti na výstup. Když se proud stane nulovým komutuj ící tyristory se vypnou a vybíjecí cyklus se dokončí.The Swop Recuperation Thyristor can be activated to prevent the Co capacitor from recharging or to select residual voltage on the Co capacitor. This activation converts the leakage inductor energy to output. When the current becomes zero, the commutating thyristors are switched off and the discharge cycle is completed.

-24CZ 298857 B6-24GB 298857 B6

Napěťová transformace může mít zesilující, zeslabující nebo izolační charakter. Operace umožňuje změnu frekvence, změnu fáze nebo obojí. Výstup může být regulován k umožnění regulace jak činného tak i jalového výkonu s tím, že vstup je výhodně omezen na odebírání pouze jalového výkonu. Tudíž elektronický transformátor může být současně regulátorem napětí a kompen5 zátorem jalového výkonu. Kromě toho tento transformátor může odebírat vyrovnaný vstup dokonce, když výstup je nevyrovnaný. Poněvadž jednofázový transformátor pracuje při vysoké frekvenci, jeho průřez může být značně snížen ve srovnání s průřezem standardního transformátoru s frekvencí 50 nebo 60 Hz. Transformátor může být dokonce účinněji použit, když magnetický tok je obrácen pro každý vybíjecí cyklus. Z tohoto hlediska se nabízí několik řešení, ío Tak např. dvě vstupní sekce s šesti dodatečnými výstupními tyristory by poskytly téměř úplný transformátorový cyklus.The voltage transformation can be amplifying, attenuating or insulating in nature. The operation allows frequency change, phase change, or both. The output may be controlled to allow both active and reactive power to be controlled, with the input preferably being limited to the withdrawal of only reactive power. Thus, the electronic transformer can be both a voltage regulator and a compensator for reactive power. In addition, this transformer can take a balanced input even when the output is unbalanced. Since a single-phase transformer operates at a high frequency, its cross-section can be greatly reduced compared to that of a standard 50 or 60 Hz transformer. The transformer can be even more effectively used when the magnetic flux is reversed for each discharge cycle. From this point of view, several solutions are offered. For example, two input sections with six additional output thyristors would provide an almost complete transformer cycle.

Tento typ transformátoru má několik dodatečných výhod. Tento transformátor poskytuje značné snížení jak hmotnosti, tak objemu a poskytuje dodatečné operační výhody ve srovnání s konven15 čním výkonovým transformátorem. Na rozdíl od obvyklého transformátoru odebírajícího nepřetržitý magnetizační proud tento transformátor je magnetizován pouze v průběhu převodu energie. To má za následek to, že ztráty v tyristorech a transformátoru jsou konstantní částí okamžitého výkonu. Poněvadž nejpoužívanější transformátory mají průměrný zatěžovatel nižší než 30 % špičkového zatěžovatele, elektrický transformátor nejen zvyšuje kvalitu výkonu vlastní regulací a kompenzuje jalový výkon ze zátěže, avšak rovněž dosahuje vyšší účinnost pro většinu aplikací.This type of transformer has several additional advantages. This transformer provides a significant reduction in both mass and volume and provides additional operational advantages over conventional power transformers. Unlike a conventional transformer that draws a continuous magnetizing current, this transformer is magnetized only during energy transfer. This results in losses in the thyristors and transformer being a constant part of the instantaneous power. Since the most commonly used transformers have an average load factor of less than 30% of the peak load factor, the electrical transformer not only improves power quality by self-regulation and compensates for reactive power from the load, but also achieves greater efficiency for most applications.

b. Převod střídavého proudu na stejnosměrný prou a převod stejnosměrného proudu na střídavý proudb. Converting AC to DC and converting DC to AC

Zapojení elektronického transformátoru zobrazené na obr. 9 umožňuje obnovu střídavého výstu25 pu. Kladné napětí může být obnoveno na jedné výstupní fázi a záporné napětí na druhé fázi, jak je to popsáno v souvislosti s výše uvedeným měničem střídavého proudu na stejnosměrný proud, k poskytnutí stejnosměrného napájecího zdroje na výstupu.The wiring of the electronic transformer shown in Fig. 9 allows recovery of the AC output 25 pu. A positive voltage may be restored at one output phase and a negative voltage at the other phase, as described in connection with the aforementioned AC / DC converter, to provide a DC power supply at the output.

Použitím usměrňovače střídavého proudu na stejnosměrný prou jisté výstupní spínače na sekundární straně transformátoru mohou být vyloučeny. Kromě toho, dva výstupní spínače mohou být nahrazeny diodami, poněvadž výstupní spínání je provedeno na primární straně transformátoru tyristorem Sdch. Když napětí na výstupu sekundární strany transformátoru je obráceno v průběhu operace s duálními vstupními moduly, obnova poloviny tvaru vlny na výstupu je nahrazena úplnou usměrňovači konfigurací na bázi jednofázového můstku.By using an AC rectifier on the DC current, certain output switches on the secondary side of the transformer can be excluded. In addition, the two output switches can be replaced by diodes, since the output switching is performed on the primary side of the transformer by the thyristor Sdch. When the output voltage of the secondary side of the transformer is reversed during operation with dual input modules, the recovery of the half waveform at the output is replaced by a complete rectifier configuration based on a single-phase bridge.

Pro převod stejnosměrného proudu na střídavý prou platí, že modifikace vstupního obvodu probíhá tak, jakje to popsáno v předcházející části. To umožňuje využití stejnosměrného napájecího zdroje a obvodu střídavého tvaru vlny nebo zavedení energie do střídavého napájecího zdroje.For the conversion of direct current to alternating current, the input circuit is modified as described in the previous section. This allows the use of a DC power supply and an AC waveform or the introduction of power into the AC power supply.

Tento transformátor umožňuje dosáhnout značně vyššího napěťového rozdílu mezi vstupem a výstupem. Zesilovací nebo zeslabovací poměr je volitelný transformátorovým poměrem jednofázového transformátoru.This transformer makes it possible to achieve a significantly higher voltage difference between input and output. The amplification or attenuation ratio is selectable by the transformer ratio of a single-phase transformer.

Další rozšíření tohoto obvodu se provede za účelem přímého převodu stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud ve velkém rozsahu stejnosměrného vstupního napětí.Further expansion of this circuit is performed to directly convert DC current to DC over a wide range of DC input voltage.

Kromě toho využití transformátoru umožňuje úplnou galvanicko izolaci mezi vstupem a výstupem pro všechny výše popsané převody.In addition, the use of a transformer allows complete galvanic isolation between the input and output for all the gears described above.

X. Elektrický transformátor se současně výměnou náboje mezi vstupem a výstupemX. An electrical transformer with simultaneous charge exchange between input and output

Elektronický transformátor zobrazený na obr. 9 používá dvě operace na bázi způsobu DSCI s mnohočetnými koncovými body, přičemž jedna z těchto operací je určena k nabíjení kondenzátoru Co a následně druhá z těchto operací je určena k vybíjení kondenzátoru Co. Tyto operaceThe electronic transformer shown in FIG. 9 uses two DSCI operations with multiple endpoints, one of which is to charge the capacitor Co and the other one to discharge the capacitor Co. These operations

-25CZ 298857 B6 se střídají, a tudíž elektronický transformátor má užitečný cyklu s asi 50 %. Přibližně polovina doby je použita pro nabíjení a druhá polovina pro vybíjení. Kromě toho náboj na bázi protéká v průměru skrze 2,5 tyristory.As a result, the electronic transformer has a useful cycle of about 50%. Approximately half of the time is used for charging and the other half for discharging. In addition, the charge-based charge flows on average through 2.5 thyristors.

Obr. 10 zobrazuje další provedení elektronického transformátoru. Tento transformátor značně zvyšuje výstupní výkon. Užitečný cyklus je téměř 100% a výkon prochází skrze jeden tyristor, čímž se poskytuje vyšší účinnost.Giant. 10 shows another embodiment of an electronic transformer. This transformer greatly increases the output power. The useful cycle is nearly 100% and the power goes through a single thyristor, providing higher efficiency.

Tento modifikovaný transformátor se liší od výše uvedeného elektronického transformátoru tím, že nabíjecí operace a vybíjecí operace probíhají současně. Náboj odebíraný ze střídavého vstupního koncového boduje přímo proveden do střídavého výstupního koncového bodu.This modified transformer differs from the above-mentioned electronic transformer in that the charging operation and the discharge operation take place simultaneously. The charge taken from the AC input end point is directly transferred to the AC output end point.

Tento modifikovaný elektronický transformátor je založen na výkonovém měniči se současnou výměnou náboje mezi vstupem a výstupem zobrazeným na obr. 6 a nahrazuje výstupní indukční cívky jednofázovým transformátorem, jako tomu je u elektronického transformátoru zobrazeného na obr. 9. Modifikovaný elektronický transformátor zobrazený na obr. 9 je zobrazen s jedním transformátorem, poněvadž jednofázový transformátor poskytuje úplnou galvanickou izolaci mezi vstupem a výstupem. Jednofázový transformátor nejen má žádoucí převod pro napěťovou transformaci, avšak rovněž je navržen tak, že má svodovou indukčnost k duplikaci rezonanční funkce indukčních cívek Lbl a Lb2 zobrazených na obr. 6.This modified electronic transformer is based on a power converter with simultaneous charge exchange between the input and output shown in Figure 6 and replaces the output inductors with a single-phase transformer, as is the case with the electronic transformer shown in Figure 9. The modified electronic transformer shown in Figure 9 is shown with one transformer, since the single-phase transformer provides complete galvanic isolation between input and output. The single-phase transformer not only has the desired transmission for the voltage transformation, but is also designed to have a leakage inductance to duplicate the resonant function of the inductors Lb1 and Lb2 shown in Fig. 6.

Jak je tomu u obvodu zobrazeného na obr. 6, ke vstupním a výstupním operacím dochází ve stejném cyklu, čímž se současně provede dříve uvedená operace na bázi způsobu DSCI. Aktivační sekvence pro jak vstupní tak i výstupní tyristory je shodná s výše popsanými aktivačními sekvencemi.As with the circuit shown in FIG. 6, the input and output operations occur in the same cycle, thereby simultaneously performing the aforementioned DSCI-based operation. The activation sequence for both the input and output thyristors is identical to the activation sequences described above.

Jednofázový transformátor zobrazený na obr. 10 je zvolen k poskytnutí žádoucího převodu pro napěťovou transformaci a k poskytnutí svodové indukčnosti, která definuje ve spojení s kondenzátorem Cs rezonanci a periodu převodu energie.The single-phase transformer shown in Fig. 10 is selected to provide the desired conversion for the voltage transformation and to provide a leakage inductance that defines, in conjunction with the capacitor Cs, the resonance and the energy conversion period.

Dvě skupiny tyristorů jsou spojeny s každým vstupním a výstupním koncovým bodem. Použitím fázového úhlu 80 elektrických stupňů pro vstup a 170 elektrických stupňů pro výstup a záporné polarity kondenzátorů Cs stejné výstupní tyristory Silpu a Si3nl současně se dvěma výstupními tyristory So2pu a So3nl se aktivují k zahájení operace probíhající ve směru hodinových ručiček.Two groups of thyristors are connected to each input and output end point. Using a phase angle of 80 electrical degrees for input and 170 electrical degrees for output and negative polarities of the capacitors Cs, the same output thyristors Silp and Si3 nl simultaneously with the two output thyristors So2pu and So3nl are activated to initiate the clockwise operation.

V průběhu jedné části periody převodu tyristor Si2nl se spustí k vypnutí tyristoru Solnp, zatímco aktivace tyristoru Solnp ve správném časovém okamžiku vypíná výstupní tyristor So2pu. Rekuperační spínač Sfwc znovu reguluje napětí na kondenzátoru Cs dosažené opětovným nabitím a umožňuje převod energie ve svodové indukčnosti jednofázového transformátoru k výstupu.During one part of the conversion period, the thyristor Si2nl starts to turn off the thyristor Solnp, while activating the thyristor Solnp turns off the output thyristor So2pu at the right time. The recuperation switch Sfwc re-regulates the voltage at the capacitor Cs reached by recharging and allows the transfer of the leakage inductance energy of the single-phase transformer to the output.

Za předpokladu selekce vhodného převodu transformátoru funkce spínačů Siqcc a Siqccc zobrazených na obr. 6 může být vyloučena, čímž se omezí počet žádoucích komponent, poněvadž vstupní napětí je vyšší než efektivní výstupní napětí při pohledu z primární strany transformátoru.Assuming the selection of a suitable transformer conversion, the function of the Siqcc and Siqccc switches shown in Fig. 6 can be eliminated, thereby reducing the number of desirable components since the input voltage is higher than the effective output voltage when viewed from the primary side of the transformer.

Na konci převodu energie probíhajícího ve směru hodinových ručiček polarita kondenzátoru je obrácena a všechna tyristory jsou vypnuty. V tomto časovém okamžiku proudový tok proti směru hodinových ručiček je inicializován následující stejnou operací, avšak vstupní napětí, výstupní napětí a magnetický tok transformátoru jsou obráceny. Kromě toho poněvadž výkonový požadavek je snížen, spodní invertující frekvence nebo napětí na kondenzátoru může být zvolena. V důsledku toho na rozdíl od obvyklého transformátoru, u kterého magnetizační ztráty zůstávají stejné, ztráty transformátoru jsou sníženy s převodem energie. Důsledkem je téměř konstantní účinnost v úplném rozmezí zatěžovatele elektronického transformátoru.At the end of the clockwise energy transfer, the capacitor polarity is reversed and all thyristors are off. At this point in time, the counter-clockwise current flow is initialized by the same operation, but the input voltage, output voltage, and transformer magnetic flux are reversed. In addition, since the power requirement is reduced, the lower inverting frequency or voltage at the capacitor may be selected. Consequently, unlike a conventional transformer in which the magnetization losses remain the same, the losses of the transformer are reduced with energy transfer. The result is an almost constant efficiency over the full load range of the electronic transformer.

Pro převod střídavého proud na střídavý proud, stejný obvod je aplikovatelný a pouze dva výstupní koncové body jsou žádoucí. Pro kladné napětí na výstupní fázi i a pro záporné napětí naTo convert AC to AC, the same circuit is applicable and only two output endpoints are desirable. For positive voltage on output phase i and for negative voltage on

-26CZ 298857 B6 výstupní fázi 3 je výstupní tyristory Solpu, Solpl, So3nu a So3nl jsou žádoucí a zbývajících osm výstupních tyristorů může být vyloučeno.Output Phase 3 is Solpu, Solp1, So3nu and So3n1 output thyristors are desirable and the remaining eight output thyristors can be excluded.

Podobně pro převod stejnosměrného proudu na střídavý proud a pro převod stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud jen vstupní tyristory Silpu, Silpl, Si3nu a Si3n 1 jsou žádoucí. Pro cyklus ve směru hodinových ručiček tyristory Solpu a So3nl jsou aktivovány a zůstávají pro cyklus ve směru hodinových ručiček, zatímco tyristory Solpl a So4nu jsou použity pro cyklus proti směru hodinových ručiček. Tyto tyristory jsou vedeny z komutace na konci každého příslušného nabíjecího cyklu a převodu energie.Similarly, only the input thyristors Silpu, Silpl, Si3nu and Si3n 1 are desirable for converting direct current to alternating current and converting direct current to direct current. For the clockwise cycle, the Solpu and So3nl thyristors are activated and remain clockwise for the cycle, while the Solp1 and So4nu thyristors are used for the counterclockwise cycle. These thyristors are routed from commutation at the end of each respective charging cycle and power transfer.

Sériový kondenzátorový rezonanční obvod zobrazený na obr. 6 může být modifikován k poskytnutí elektronického transformátoru zobrazeného na obr. 10. Tento obvod poskytuje s vhodnou regulací odebírání proudu prostého harmonických složek a dodávku výkonu prostého harmonických složek. Při střídavém výkonu nejen činný výkon je regulován, avšak jalový výkon může být současně odebírán k poskytnutí selektivně předbíhajícího nebo zpožděného vstupního proudu. Převod jednofázového transformátoru umožňuje buď zesílení nebo zeslabení výstupního výkonu. Na rozdíl od obvyklého střídavého transformátoru výstup není omezen na střídavou vstupní frekvenci a fázi, přičemž výstupní napětí může být regulováno. Kromě toho vstup a výstup není omezen na střídavý proud, což umožňuje rovněž převod stejnosměrného proudu na střídavý proud, převod střídavého proudu na stejnosměrný proud, rovněž i přímý převod stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud.The series capacitor resonant circuit shown in Fig. 6 can be modified to provide the electronic transformer shown in Fig. 10. This circuit provides, with appropriate control, harmonic free current collection and harmonic free power supply. In AC power, not only the active power is regulated, but the reactive power can be simultaneously drawn to provide selectively overtaking or delayed input current. The conversion of a single-phase transformer allows either to increase or decrease the output power. Unlike a conventional AC transformer, the output is not limited to AC input frequency and phase, and the output voltage can be regulated. In addition, the input and output is not limited to alternating current, which also allows converting direct current to alternating current, converting alternating current to direct current, as well as direct converting direct current to direct current.

XI. Výkonový měnič v alternativní operační konfiguraci a. Obvod a jednosměrná operaceXI. Power converter in alternative operating configuration a. Circuit and unidirectional operation

Způsob DSCI není omezen na zařízení pro uschování náboje s jedním jediným kondenzátorem, třífázový vstup nebo třífázový výstup. Operace na bázi způsobu DSCI může být použita s konfigurací pro rezonanční výměnu náboje, tj. s kondenzátorem sdruženým s každým vstupním koncovým bodem nebo výstupním koncovým bodem. Standardní technika rezonanční výměny je popsána, např. v patentu US 5 764 501.The DSCI method is not limited to a single charge capacitor storage device, a three-phase input, or a three-phase output. The DSCI-based operation can be used with a configuration for resonant charge exchange, i.e., a capacitor associated with each input endpoint or output endpoint. A standard resonance exchange technique is described, for example, in US Patent 5,764,501.

Obr. 11 zobrazuje elektrické zapojení alternativního provedení měniče střídavého proudu na střídavý proud. Třífázový napájecí zdroj je spojen s nízkopásmovým vstupním filtrem 150, který zahrnuje sériové kombinace indukčních cívek Lfi a bočníkových kondenzátorů Cfi na jednu fázi.Giant. 11 illustrates the electrical wiring of an alternate AC to AC converter. The three-phase power supply is coupled to a low-pass inlet filter 150 that includes series combinations of inductors Lfi and shunt capacitors Cfi per phase.

Kondenzátory mohou být buď zapojeny do konfigurace hvězda nebo konfigurace trojúhelník. Na výstupu je použit stejný nízkopásmový výstupní filtr 168. Tento filtr je tvořen typickým filtrem na bázi Π-článku a zahrnuje kondenzátory Cfa a Cfb a indukční cívku Lfo.Capacitors can be either plugged into a star configuration or a triangle configuration. The same low-pass output filter 168 is used at the output. This filter is a typical Π-cell filter and includes capacitors Cfa and Cfb and an inductor Lfo.

Činnost výkonového měniče zahrnuje dva operační cykly. První cyklus je nabíjecím cyklem, během kterého se energie odebírá ze střídavého napájecího zdroje a nabíjí se kondenzátory Cf, C2 a C3. Pro tyto účely ve třetí spínačové sekci 152 je použito šest tyristorů Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n.The operation of the power converter includes two operating cycles. The first cycle is a charging cycle during which energy is drawn from an AC power source and the capacitors Cf, C2 and C3 are charged. For this purpose, six thyristors Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n are used in the third switch section 152.

Vstupní spínačová sekce 152, zapojená mezi nízkopásmový filtr 150 a druhou vstupní indukční sekci 158 mající indukční cívky Lip a Lín, provádí sekci výkonu odebíraného z vedení střídavého napájecího zdroje. Tyto tyristory vstupní spínačové sekce 152 jsou dále označovány jako vstupní spínače.The input switch section 152, connected between the low-pass filter 150 and the second input induction section 158 having the inductors Lip and Lin, performs the power section taken from the AC power supply line. These thyristors of the input switch section 152 are hereinafter referred to as input switches.

Druhá skupina tyristorů Sclp, Sc2p, Sc3p, Sein, Sc2n, Sn3n kondenzátorové selekční sekce 154 je zapojena mezi druhou vstupní indukční sekci 158 a kondenzátorovou sekci 160, která má kondenzátory Cl, C2 a C3. Tyto tyristory jsou dále označovány jako kondenzátorové selekční spínače. Kondenzátorové selekční spínače určují polaritu a hodnotu napětí, na kterou jsou nabity kondenzátory Cl, C2 a C3. Kondenzátorové selekční spínače jsou zobrazeny jako tyristory, avšak další spínače mohou být použity. Je třeba upozornit na důležitou skutečnost, že žádnéA second group of thyristors Sclp, Sc2p, Sc3p, Sein, Sc2n, Sn3n of capacitor selection section 154 is connected between second input induction section 158 and capacitor section 160 having capacitors C1, C2 and C3. These thyristors are hereinafter referred to as capacitor selection switches. The capacitor selection switches determine the polarity and voltage value at which capacitors C1, C2 and C3 are charged. The capacitor selection switches are shown as thyristors, but other switches may be used. It should be pointed out that no

-27CZ 298857 B6 otevření spínač není žádoucí v tomto obvodě, ačkoliv otvírací spínače mohou být použity ke zjednodušení některých operací za cenu zvýšení nákladů a spínačových ztrát.Opening the switch is not desirable in this circuit, although the opening switches can be used to simplify some operations at the expense of cost and switch losses.

Pro normální převod střídavého proudu na střídavý proud je žádoucí odebírat vstupní výkon prostý harmonických složek při jednotkovém účiníku. Tudíž energie, která je úměrná druhé mocnině okamžitého vstupního napětí, je odebrána z každého vstupního vedení. Opakování tohoto procesu při vysoké frekvenci, což je protiklad ke vstupní síťové frekvenci, vstupní filtr činí průměr toku energie, čímž poskytuje sinusový vstupní proud a vstupní výkon.For normal AC-to-AC conversion, it is desirable to take harmonic-free input power at the unit power factor. Thus, energy that is proportional to the square of the instantaneous input voltage is taken from each input line. Repeating this process at high frequency, as opposed to the input network frequency, the input filter averages the energy flow, providing a sinusoidal input current and input power.

Rovněž výstupní výkon může být regulován změnou operační frekvence. Tato operace má v průběhu jednoho nabíjecího cyklu nebo případně několika nabíjecích cyklů odebrat takové množství energie, že průměrný výkon je úměrný druhé mocnině vstupního napětí. Požadavek na odebrání energie je funkcí vstupního napětí. Požadavek na odebrání energie je funkcí vstupního fázového úhlu ωί, kde ω je vstupní síťová úhlová frekvence. K obnovení sinusového výstupu je žádoucí nabití každého ze tří pracovních kondenzátorů na napětí úměrné výstupnímu tvaru vlny definovanému výstupním fázovým úhlem ω'ί, kde ω' je úhlová výstupní frekvence. V průběhu několika cyklů nabíjecí proces může odebírat energii ze vstupu s úhlem od nuly do 360 elektrických stupňů a musí nabít kondenzátory na napětí a polaritu, která představuje libovolný výstupní fázový úhel v rozsahu od 0 do 360 elektrických stupňů. Tento proces je popsán v souvislosti s obr. 11, přičemž tvary vln napětí a proudu jsou zobrazeny na obr. 12 a jejich hodnoty uvedeny v tabulce 1.Also, the output power can be controlled by changing the operating frequency. This operation is to take so much energy during one or several charging cycles that the average power is proportional to the square of the input voltage. The power demand is a function of the input voltage. The power demand is a function of the input phase angle ωί, where ω is the input line angular frequency. To restore the sinusoidal output, it is desirable to charge each of the three operating capacitors at a voltage proportional to the waveform output defined by the output phase angle ω'ί, where ω 'is the angular output frequency. Over several cycles, the charging process can draw energy from the input at an angle of zero to 360 degrees and must charge capacitors to voltage and polarity, which represents any output phase angle in the range of 0 to 360 degrees. This process is described in connection with Fig. 11, wherein the waveforms of voltage and current are shown in Fig. 12 and their values are shown in Table 1.

Za účelem lepšího pochopení je zvolen okamžitý vstupní úhel 80 elektrických stupňů a výstupní úhel 170 elektrických stupňů. Pro tři fáze a střídavý systém s napětím 480 V vstupní fázová napětí jsou zobrazena na tab. 1. První vstupní vedení je kladné, zatímco další dvě vedení jsou záporná, přičemž součet třech napětí je roven nule. Součet třech napětí je vždy roven nule ve vyrovnaném vedení a stejné pravidlo se rovněž aplikuje na proud. Výkon prostý harmonických složek je odebrán. Nabíjecí energie na vedení je uvedena v třetím sloupci v procentech celkové nabíjecí energie. Avšak s nízkopásmovým filtrem existuje možnost volby průměrných proudů v několika cyklech.For a better understanding, an instantaneous input angle of 80 electrical degrees and an output angle of 170 electrical degrees are selected. For three phases and an ac system with 480 V, the input phase voltages are shown in Tab. 1. The first input line is positive, while the other two lines are negative, where the sum of the three voltages is zero. The sum of the three voltages is always equal to zero in the balanced line, and the same rule is also applied to the current. Harmonic-free power is removed. The charging energy per line is given in the third column as a percentage of the total charging energy. However, with a low-pass filter, there is the possibility of selecting average currents over several cycles.

Požadavek na výstupní napět je uvede ve čtvrtém sloupci tabulky 1 pro výstupní tvar vlny třífázového systému s napětím 480 V a okamžitým fázovým úhlem 170 elektrických stupňů. V tomto příkladě, první dvě výstupní fáze jsou kladné a třetí výstupní fáze je záporná. Součet tří výstupních fází je roven opět nule.The output voltage requirement is listed in the fourth column of Table 1 for the waveform output of a three-phase system with a voltage of 480 V and an instantaneous phase angle of 170 electrical degrees. In this example, the first two output phases are positive and the third output phase is negative. The sum of the three output phases is zero again.

Ke správnému nabití kondenzátorů a dosažení vyrovnaného toku energie ve třech kondenzátorech musí být vztaženo jedna k druhé druhou mocninou specifikovaného výstupního napětí. Tato nabíjecí energie je uvedena v posledním sloupci tabulky 1. Typicky k umožnění úplného výboje nabitých kondenzátorů do vstupního filtru, polarity kondenzátoru musí být identické k polaritě výstupního napětí a nabíjecí napětí každého kondenzátoru by mělo být proporcionální k napěťo40 vému požadavku odpovídající výstupní fáze a více než dvojnásobku tohoto napěťového požadavku. Když nabíjecí napětí není dostatečně vysoké, k úplnému vybití nemůže dojít.To properly charge capacitors and achieve a balanced power flow in the three capacitors, they must be related to each other by the square of the specified output voltage. This charging energy is shown in the last column of Table 1. Typically to allow full discharge of charged capacitors to the input filter, the polarity of the capacitor must be identical to the polarity of the output voltage and the charging voltage of each capacitor should be proportional to the voltage demand of the corresponding output phase. twice this voltage requirement. If the charging voltage is not high enough, complete discharge cannot occur.

Následující operace popisuje nabíjení skupiny třech kondenzátorů, které jsou ve shodě s výstupním fázovým úhlem, ze vstupních koncových bodů. Tato operační sekvence je zvolena kvůli tomu, že umožňuje použití spínačů, které nemusí být aktivací otevřeny. Tento obvod umožňuje takovou vlastní komutaci zařízení, že se k tyristorům, které se vypnou, nato přiloží přepětí.The following operation describes charging a group of three capacitors that are in accordance with the output phase angle from the input endpoints. This operation sequence is selected because it allows the use of switches that may not be opened by activation. This circuit allows such a commutation of the device itself that an overvoltage is applied to the thyristors which switch off.

Použitím generalizovaného způsobu pro nabíjení se tyristor Slp aktivuje, poněvadž fáze i má nejvyšší absolutní hodnotu fázového napětí. Ze dvou zbývajících vstupních fází tyristor Si3n je aktivován, poněvadž má opačnou polaritu vůči tyristorů Silp a má méně zápornou hodnotu napětí. Tím je na vstup horní indukční cívky Lip přiloženo napětí +385,9 V, zatímco napětí spodní vstupní indukční cívky Lín se stane -134,0 V.Using a generalized charging method, the thyristor S1p is activated because phase i has the highest absolute phase voltage value. Of the two remaining input phases, the Si3n thyristor is activated because it has the opposite polarity to the Silp thyristors and has a less negative voltage value. Thus, +385.9 V is applied to the input of the upper inductor Lip, while the voltage of the lower input inductor Lín becomes -134.0 V.

-28CZ 298857 B6-28GB 298857 B6

Tabulka 1: Vstupní a výstupní napětí a energieTable 1: Input and output voltages and energy

vstup napětí při 90® voltage input at 90® vstupní energie (%) input energy (%) vyštípni napětí při 170° cut off the voltage at 170 ° výstupní enaxps {%) output enaxps {%) fáze 1 phase 1 385.9 V 385.9 V 64.7 % 64.7% 68.1 V 68.1 V 2.0% 2.0% fáze 2 phase 2 -251.9 V -251.9 V 27.5 % 27.5% 300.2 V 300.2 V 39.1% 39.1% fáze 3 phase 3 -134.0 V -134.0 V 7.8% 7.8% -368.3 V -368.3 V 58.9% 58.9%

Poněvadž kondenzátor C3 vyžaduje nejvyšší absolutní hodnotu napětí a má zápornou hodnotu, tyristor Sc3n je aktivován ke spojení kondenzátoru C3 se zápornou indukční cívkou. Kromě toho buď kondenzátor Cl nebo C2 může být spojen se zápornou indukční cívkou Lpi. Pro operaci snejvyšším výkonem a s omezenou nabíjecí dobou je připojen kondenzátor vyžadující nízkou výstupní energii. Pro např. proud, tyristor Sclp se aktivuje k zapojení kondenzátoru Cl do série s kondenzátorem C3.Since the capacitor C3 requires the highest absolute voltage value and has a negative value, the thyristor Sc3n is activated to connect the capacitor C3 to the negative inductor. In addition, either capacitor C1 or C2 can be coupled to the negative inductor Lpi. For operation with the highest power and limited charging time, a capacitor requiring low output energy is connected. For eg current, the thyristor Sclp is activated to connect capacitor C1 in series with capacitor C3.

Alternativně tyristor Sc2p může být aktivován za účelem umožnění maximální hodnoty rekuperační doby tyristorového spínače. V obou případech jsou tyristory vyvedeny zvláštní komutace.Alternatively, the Sc2p thyristor can be activated to allow the maximum value of the thyristor switch recovery time. In both cases, thyristors have special commutations.

Uzavření čtyř spínačů Sclp se rezonanční LC obvod zapojí mezi vstupní fáze I a 3. Indukční hodnota je součtem hodnot indukčních cívek Lip a Lin, přičemž hodnota kondenzátoru je polovinou hodnoty samostatného kondenzátoru, poněvadž kondenzátory jsou zapojeny do série. Napětí a proud jsou popsány z hlediska času následujícími rovnicemi:The closing of the four Sclp switches connects the resonant LC circuit between input phases I and 3. The inductive value is the sum of the values of the inductors Lip and Lin, the capacitor value being half the value of the single capacitor, since the capacitors are connected in series. Voltage and current are described in terms of time by the following equations:

<(0 = /esÍn(a>/) 05)<(0 = / e sIN (a> /) 05)

Fc,(0 = -Kč,0) = (VP] - - cos(atf))/ 2 (16) kde « ~ VpA4CJ2tJJp+Lin) aFc, (0 = -Kc, 0) = (V P1 - - cos (atf)) / 2 (16) where VpA4CJ2tJJp + Lin) and

Nabíjecí napětí a nabíjecí proud pro kondenzátor mohou být přesně stanoveny. Doba, kterou kondenzátor vyžaduje k dosažení žádoucího napětí mohou být vypočteny použitím inverzních trigonometrických funkcí.The charging voltage and charging current for the capacitor can be precisely determined. The time it takes the capacitor to reach the desired voltage can be calculated using inverse trigonometric functions.

S výše uvedenou spínačovou selekcí kondenzátor Cl se nabije na dvojnásobek napětí výstupní fáze i. Toto napětí dosaženo v čase ti = 66 ps s jmenovitou indukčností 80 μΗ a jmenovitou kapacitou 100 pF, jak je to uvedeno v tabulce 2.With the above switch selection, capacitor C1 is charged to twice the output phase voltage i. This voltage is reached at time ti = 66 ps with a nominal inductance of 80 μΗ and a nominal capacity of 100 pF as shown in Table 2.

V čase ti se kladný kondenzátorový selekční spínač Sc2p aktivuje. Nabíjení kondenzátoru C2 se započne, zatímco nabíjení kondenzátoru C3 pokračuje. Výkon se dosud odebírá ze stejných dvou vstupních fází 1 a 3.At time t1, the positive capacitor selection switch Sc2p is activated. Charging of capacitor C2 begins while charging of capacitor C3 continues. The power is still taken from the same two input phases 1 and 3.

-29CZ 298857 B6-29GB 298857 B6

Poněvadž napětí kondenzátorů C2 je nižší než napětí na kondenzátorů Cl, na spínač Sclp je zpětně přiloženo předpětí a tento spínač přestane vodit, když je to nesměrový spínač, jako např. tyristor. Tudíž místo spínačů, které vyžadují aktivování pro vypnutí, mohou být použity řízené křemíkové usměrňovače (SCR).Since the voltage of capacitors C2 is lower than the voltage at capacitors C1, a bias voltage is applied back to the switch Sclp and this switch stops conducting when it is a non-directional switch, such as a thyristor. Therefore, controlled silicon rectifiers (SCRs) can be used instead of switches that require trip activation.

Tabulka 2: Spínací čas, proud a napětí na kondenzátorůTable 2: Switching time, current and voltage on capacitors

čas (psec) time (psec) prajá (A) wishes (AND) Vel (V) Vel (IN) Vc2 (V) Vc2 (IN) Vc3 (V) Vc3 (IN) vstupní epírvyr» input epírvyr » cedcAprm íli «pírvAa cedcAprm íli «PírvAa 0+ 0+ 0 0 0 0 0 0 0 0 Silp-Si3n Silp-Si3n Sclp-Sc3n Sclp-Sc3n 66 66 360.1 360.1 131 131 0 0 -131 -131 Silp-Si3n Silp-Si3n Sc2p-Sc3n Sc2p-Sc3n 93 93 455.4 455.4 131 131 111 111 -242 -242 Silp-Si2n Silp-Si2n Sc2p-Sc3n Sc2p-Sc3n 222 222 0 0 131 131 574 574 -705 -705

Obr. 12 zobrazuje tvary vln napětí Vel, Vc2 a Vc3 na kondenzátorů a tvaru vlny nabíjecího ío proud leh. Výpočet nabíjecího proudu a napětí na kondenzátorů vychází ze stejných matematických rovnic s tím, že proud z první části vybíjení napětí na kondenzátorů C3 z prvního nabíjecího segmentu jsou použity jako výchozí podmínky.Giant. 12 shows the waveforms of the voltages Vel, Vc2 and Vc3 on the capacitors and the waveform of the charging current. The calculation of the charging current and capacitor voltages is based on the same mathematical equations, with the current from the first part of the voltage discharge on the capacitors C3 from the first charging segment being used as starting conditions.

V čase t2 = 93 ps energie, která je odebrána ze vstupní fáze 3 a je integrálem nabíjecího proudu vynásobeného napětím na vstupní fázi 3, dosahuje předem stanovené hodnoty a aktivuje vstupní spínač Si2n. Poněvadž napětí na vstupní fázi 2 je více záporné než napětí na vstupní fázi 3, na vstupní spínač Si3n je zpětně přiloženo předpětí a řízený křemíkový usměrňovač je vyveden z vlastní komutace. Nabíjecí napětí v tomto okamžiku je rozdíl mezi napětími na vstupní fázi i a vstupní fázi 2. Nová počáteční podmínka v čase t2 určí zbývající proud a nabíjecí napětí pro kondenzátory C2 a C3.At time t 2 = 93 ps the energy that is drawn from the input phase 3 and is the integral of the charging current multiplied by the voltage on the input phase 3, reaches a predetermined value and activates the input switch Si2n. Since the voltage at input phase 2 is more negative than the voltage at input phase 3, bias voltage is applied back to the input switch Si3n and the controlled silicon rectifier is driven out of its own commutation. The charging voltage at this time is the difference between the voltages on input phase i and input phase 2. The new initial condition at time t 2 determines the remaining current and charging voltage for capacitors C2 and C3.

V čase t3 = 222 ps se nabíjecí proud stane nulovým a na všechny čtyři spínače Silp, Si2n, Sc2p a Sc3n se zpětně přiloží předpětí a tyto spínače se vyvedou z vlastní komutace. Aktivační body ti a t2 se vypočtou tak, že poměr energie nabitých kondenzátorů je úměrný druhé mocnění poměru výstupního napětí.At time t 3 = 222 ps, the charging current becomes zero and all four switches Silp, Si2n, Sc2p and Sc3n are biased back and these switches are self-commutated. The trigger points at those 2 are calculated such that the energy ratio of the charged capacitors is proportional to the output voltage ratio squared.

Na vstupní straně zvolená aktivační sekvence a aktivační časování vycházející z časů f a t2 definují správnou vstupní energii na všech třech fázích. Nabíjecí energie je úměrná okamžitému výkonu vyrovnaného třífázového vedení při specifikovaném vstupním fázovém úhlu. Vstupní distribuce energie je definována aktivační dobou třetího vstupního nabíjecího spínače (v tomto případě spínače Si2n v čase t2). Správná distribuce náboje kondenzátorů je definována časováním třetího kondenzátorového selekčního spínače (v tomto příklad spínače Sc2p v čase 11).On the input side, the selected activation sequence and the activation timing based on the fat 2 times define the correct input energy on all three phases. The charging energy is proportional to the instantaneous power of the balanced three-phase line at the specified input phase angle. The input power distribution is defined by the activation time of the third input charge switch (in this case, the Si2n switch at time t 2 ). The correct charge distribution of the capacitors is defined by the timing of the third capacitor selection switch (in this example the switch Sc2p at time 11).

Stejná procedura je použita pro ostatní fázové úhly v rozmezí od 0 do 360 elektrických stupňů a ostatní výstupní fázové úhly. Ve všech případech aktivace spínačů v časech t0, t] a t2 je žádoucí s výjimkou případů, ve kterých buď vstupní nebo výstupní fáze je nulová. V předcházejícím případě ke spínání distribuční sekce došlo před spínáním vstupní sekce. K tomu dojde pouze v 50 % času, zatímco v ostatních časech se kondenzátor změní po tom, co se vstupní fáze změní. Výpočet aktivačních časů ti a t2 může být proveden buď v reálném čase nebo časování může být ulože40 no do dvourozměrné referenční tabulky, jakou je matice vstupních a výstupních fázových úhlů.The same procedure is used for other phase angles ranging from 0 to 360 degrees and other output phase angles. In all cases, activation of the switches at times t 0 , t 1 and t 2 is desirable, except in cases where either the input or output phase is zero. In the previous case, the distribution section was switched before the input section was switched. This occurs only at 50% of the time, while at other times the capacitor changes after the input phase changes. The activation times t 1 and t 2 can be calculated either in real time or the timing can be stored40 in a two-dimensional reference table, such as a matrix of input and output phase angles.

-30CZ 298857 B6-30GB 298857 B6

S nabitými kondenzátory výstupní spínače výstupní sekce 162 mohou být aktivovány současně k rezonančnímu vybití třech kondenzátorů do výstupních fází. Vybíjecí perioda je určena hodnotami kondenzátorů ve spojení s vybíjecími indukčními cívkami Lol. Lo2 a Lo3. Poněvadž součty kladných nábojů a záporných nábojů jsou si rovny, není žádoucí spojení tří kondenzátorů k neutrálními vodiči. Když napětí na třech kondenzátorech jsou identická s asi dvojnásobkem výstupního koncového napětí, výstupní proud se stává nulovým současně s napětím na kondenzátoru klesajícím k nulové hodnotě.With charged capacitors, the output switches of the output section 162 can be activated simultaneously to resonate discharge of three capacitors into the output phases. The discharge period is determined by the capacitor values in conjunction with the discharge inductors Lol. Lo2 and Lo3. Since the sums of positive charges and negative charges are equal, it is not desirable to connect the three capacitors to the neutral conductors. When the voltages on the three capacitors are identical to about twice the output terminal voltage, the output current becomes zero at the same time as the capacitor voltage decreases to zero.

ío Poněvadž tato podmínka může být výjimečně splněna, tři ze šesti rekuperačních spínačů rekuperační spínací sekce 164 jsou aktivovány. To zamezuje opětovnému nabití kondenzátorů a převedení zbývající energie, uložené ve třech výstupních indukčních cívkách, do výstupních fází. Ve stejném časovém okamžiku výstupní spínače jsou vyvedeny z vlastní komutace a tyto spínače umožňují v průběhu úplné spínačové rekuperace opětovné nabití kondenzátorů. Pro další nabíjecí a vybíjecí proces se jak vstupní fázový úhel tak i výstupní fázový úhel změní v důsledku časového přírůstku At, kde At je časový interval mezi po sobě jdoucími nabíjecími a vybíjecími sekvencemi.Since this condition can exceptionally be fulfilled, three of the six regenerative switches of the regenerative switching section 164 are activated. This prevents the capacitors from being recharged and the remaining energy stored in the three output inductors to be transferred to the output phases. At the same time, the output switches are self-commutated and these switches allow the capacitors to recharge during full switch recuperation. For another charging and discharging process, both the input phase angle and the output phase angle change due to the time increment At, where At is the time interval between consecutive charging and discharging sequences.

Použitím nabíjecí sekvence energie odebraná ze vstupuje úměrná energii poskytnuté za podmínek vyrovnané zátěže. Na rozdíl od nabíjení třech samostatných kondenzátorů ze třech samostat20 ných vstupních vedení, při kterém celkové nabíjecí energie jsou vždy identické, nabíjecí sekvence produkující malé rozdíly v celkové nabíjecí energii od jednoho nabití ke druhému. Energie na náboj může být popsána následujícími rovnicemi £( ω, ^) = Γ(ώ>, ef ficr-l-KX.Using the charge sequence, the energy taken from the input is proportional to the energy provided under the balanced load conditions. Unlike charging three separate capacitors from three separate input lines, where the total charging energies are always identical, the charging sequences produce small differences in the total charging energy from one charge to the other. Energy per charge can be described by the following equations £ (ω, ^) = Γ (ώ>, ef ficr-1-KX).

Parametr Γ (ω, ω') je jak funkcí ω, ω' tak i má kolísání amplitudy stejné jako nefiltrované usměrněné výstupní stejnosměrné napětí.The Γ (ω, ω ') parameter is both a function of ω, ω' and has an amplitude variation equal to the unfiltered rectified DC output voltage.

Průměrný výstupní výkon je dán rovnicí (i9) kde f je průměrný náboj nebo vybíjecí frekvence. Parametr Γ (ω, ω') je kontinuální funkcí vstupních a výstupních fázových úhlů a může být buď vypočten nebo uložen ve stejné referenční tabulce jako časy f at2a nabíjecí sekvence.The average output power is given by equation (i9) where f is the average charge or discharge frequency. The parameter Γ (ω, ω ') is a continuous function of the input and output phase angles and can either be calculated or stored in the same reference table as the times f and 2 and the charging sequence.

Časový interval mezi vybíjecími cykly je dán funkcí průměrného výkonuThe time interval between the discharge cycles is determined by the average power function

Δ/ = £( , o>, ď) / (Ρ„Γ(<υ, d))Δ / = £ (, o>, ï) / (Ρ „Γ (<υ, d))

Poněvadž výstupní výkon a výstupní frekvence mohou být změněny od jednoho nabíjecího cyklu k dalšímu, ke změně může dojít v části střídavého cyklu. Omezující faktory jsou odezvami nízkopásmových vstupních a výstupních filtrů.Since the output power and output frequency can be changed from one charging cycle to the next, the change can occur in part of the AC cycle. The limiting factors are the responses of low-band input and output filters.

S nabíjecí periodou 220 ps a vybíjecí periodou 180 ps měnič může pracovat při frekvenci 2500 Hz. Pro specifikovanou hodnotu kondenzátoru to poskytuje výstupní výkon 115 kW.With a charging period of 220 ps and a discharge period of 180 ps, the inverter can operate at a frequency of 2500 Hz. For a specified capacitor value, this provides a 115 kW output power.

V průběhu operace při frekvenci měniče, která je vysoká ve srovnání se vstupní nebo obnovenou výstupní fázovou frekvencí, malé nízkopásmové vstupní/výstupní filtry vyhlazují tvar vlny pro-31 CZ 298857 B6 dukovaný při přerušovaném nabíjecím procesu měniče. Obr. 13 zobrazuje jak třífázové proudy tak i napětí s jednoduchým L-C vstupním filtrem při frekvenci měniče 1800 Hz. Komponenty filtru jsou zvoleny k umožnění odebírání takového omezeného vstupního výkonu, že zvlněný proud je značně nižší než zvlněný proud doporučený směrnicemi IEEE 519 a IEC 555-2.During the operation at the frequency of the drive that is high compared to the input or renewed output phase frequency, the small low-band input / output filters smooth the waveform proceded by the intermittent charging process of the drive. Giant. 13 shows both three-phase currents and voltages with a single L-C input filter at a frequency of 1800 Hz. The filter components are selected to allow the withdrawal of such limited input power that the ripple current is considerably lower than the ripple current recommended by IEEE 519 and IEC 555-2.

Normální provozní podmínky jsou dosaženy v méně než čtvrtině vstupního cyklu. Proud je sinusový s výjimkou nízkoúrovňového zvlnění při frekvenci měniče.Normal operating conditions are achieved in less than a quarter of the input cycle. The current is sinusoidal except for the low-level ripple at the drive frequency.

Vstupní proud je nejen sinusový, avšak je téměř ve fázi se vstupním napětím, což poskytuje ío téměř jednotkový vstupní výkonový faktor. Dochází pouze k nepatrnému fázovému posunu způsobenému vstupní filtrační sekcí. Jak to bude níže popsáno, tvar vstupního proudu může být modifikován a při operaci nepatrně více komplexní k regulaci měnič odebírá jak regulované činné tak i jalové složky výkonu.The input current is not only sinusoidal, but is almost in phase with the input voltage, thus providing an almost unit input power factor. There is only a slight phase shift caused by the inlet filter section. As will be described below, the shape of the input current can be modified and in operation slightly more complex to control, the inverter draws both regulated active and reactive power components.

Jako výstupní filtr může být zvolen nízkopásmový filtr ve formě Π-článku. Ten má větší útlum než LC vstupní filtr, avšak vyžaduje dva filtrové kondenzátory pro každou fázi.A low-pass filter in the form of an Π-cell can be selected as the output filter. This has a greater attenuation than the LC input filter, but requires two filter capacitors for each phase.

Obr. 14 zobrazuje výstupní koncové napětí při obnovovací frekvenci pro vstupní podmínku zobrazenou na obr. 13. Tvary vln napětí a tvary vln proudu jsou téměř identické. Ve výstupních fázových napětích je zřetelná harmonická složka. Výstupní zátěž, jako je např. motor, by detekovala čistá terminálová napětí, jako kdyby tato napětí byla produkována rotačním generátorem. To je relativně důležité, poněvadž standardní motory, které jsou v současnosti v provozu, není nutné nahrazovat speciálními motory pro provoz ve spojení s pohony s variabilními pohony.Giant. 14 shows the output terminal voltage at the refresh rate for the input condition shown in FIG. 13. The waveforms of the voltage and the waveforms of the current are nearly identical. The harmonic component is evident in the output phase voltages. An output load, such as a motor, would detect pure terminal voltages as if these voltages were produced by a rotary generator. This is relatively important, since the standard motors currently in operation do not need to be replaced by special motors for operation in conjunction with variable-drive drives.

b. Obousměrný výkonový tok s regulací zbytkového napětíb. Bi-directional power flow with residual voltage control

Většina procesů ve skutečnosti je vratných, pokud energetické ztráty jsou zanedbatelné. To je rovněž případ měniče. V souvislosti s obr. 11 nabíjení třech kondenzátorů Cl, Cl a C3 může být provedeno z fázového napěťového koncového bodu na pravé straně aktivováním třech kondenzátorů, na které je dopředně přiloženo předpětí. Indukční cívka Loxu a kondenzátor Cx tvoří rezonanční obvod, který nabíjí kondenzátor na dvojnásobek síťového koncového napětí. To je inverze výše popsaného vybíjecího cyklu. Komponenty, které nejsou použity, jsou pouze rekuperační spínače. Poněvadž výkonový tok proudí v opačném směruje zřejmé, že pro výstupní fázový úhel jsou použity spínače, které byly jalové při stejném fázovém úhlu a toku energie v opačném provozním směru. Kondenzátory jsou nabity na stejnou polaritu jako ve vstupní fázi.In fact, most processes are reversible if energy losses are negligible. This is also the case with the inverter. Referring to FIG. 11, the charging of three capacitors C1, C1 and C3 can be accomplished from the phase voltage end point on the right side by activating the three capacitors to which a preload is applied. The Lox inductor and capacitor Cx form a resonant circuit that charges the capacitor to twice the line voltage. This is the inversion of the discharge cycle described above. The components that are not used are only regenerative switches. Since the power flow flows in the opposite direction, it is clear that switches that were reactive at the same phase angle and power flow in the opposite operating direction are used for the output phase angle. The capacitors are charged to the same polarity as in the input phase.

Tento náboj vyjadřuje napětí elektrického fázového úhlu na levém střídavém koncovém bodě.This charge represents the voltage of the electric phase angle at the left alternating end point.

K vybíjení těchto kondenzátorů se použije inverzní proces. V souvislosti s obr. 12 a tabulkou 2 je nutné uvést, že aktivováním tyristoru Sc2n se spojí nejvíce kladně nabitý kondenzátor C2 se spodní indukční cívkou Lin a aktivováním tyristoru Sc3p se spojí záporný kondenzátor C3 s horní indukční cívkou Lip. Ve stejném okamžiku se aktivují tyristory Siln a Si2p k uložení energie do kladné fáze 1 a záporné fáze 2 za předpokladu, že stejný fázový úhel na levé straně je 80 elektrických stupňů. Když energie uložená do fáze 2 dosáhne předem stanovené hodnoty, tyristor Si3 se spustí ke spojení záporné fáze 3 a přiložení zpětného předpětí na tyristor Si2p. Krátký okamžik potom co napětí na kondenzátoru C2 se stane nulový, druhý kladný kondenzátor se spojí skrze spínač Sein, vybíjení pokračuje a, poněvadž se proces zahájil s vyrovnaným vedením, napětí na obou kondenzátorech se stane současně nulovým. S dodatečnou energií ve dvou indukčních cívkách spínač Swa spojený skrze indukční cívku Lip a Lin, se aktivuje. To spojí dvě indukční sekce a zamezuje částečnému opětovnému nabití kondenzátorů. Když se proud stane nulovým, tento spínač se vyvede z vlastní komutace a další kondenzátorový cyklus může být zahájen.An inverse process is used to discharge these capacitors. Referring to Fig. 12 and Table 2, by activating the thyristor Sc2n the most positively charged capacitor C2 is coupled to the lower inductor Lin and the thyristor Sc3p is connected the negative capacitor C3 to the upper inductor Lip. At the same time, thyristors Siln and Si2p are activated to store the energy in the positive phase 1 and negative phase 2, provided that the same phase angle on the left is 80 electrical degrees. When the energy stored in phase 2 reaches a predetermined value, the thyristor Si3 is started to connect the negative phase 3 and apply a bias to the thyristor Si2p. Shortly after the voltage at capacitor C2 becomes zero, the second positive capacitor connects through the Sein switch, discharging continues and, since the process has started with a balanced line, the voltage at both capacitors becomes zero at the same time. With the additional energy in the two induction coils, the Swa switch connected through the induction coil Lip and Lin is activated. This connects the two induction sections and prevents the capacitors from partially recharging. When the current becomes zero, this switch is self-commutated and the next capacitor cycle can be started.

Ke zvýšení výstupního výkonu, kondenzátor C2 se opětovně nabije na záporné napětí, např. na napětí tvořící 30 % vstupního fázového napětí. Kromě toho spuštění spínače Swa je zpožděno, takže kondenzovaný Cl a C3 se rovněž opačně nabijí na stejný procentní podíl jejich vstupníhoTo increase the output power, capacitor C2 is recharged to a negative voltage, e.g., to a voltage of 30% of the input phase voltage. In addition, the triggering of the Swa switch is delayed so that the condensed C1 and C3 are also counter-charged to the same percentage of their input

-32CZ 298857 B6 napětí. Toto zbytkové napětí je počátečním napětím pro další nabíjecí cyklus a zvyšuje vstupní nabíjecí energii. Jak to bylo výše uvedeno, tato regulace zbytkového napětí umožňuje regulaci výstupního výkonu při daném inverzním frekvenčním poměru. Kromě toho, výkon může být převeden z nízkonapěťového třífázového systému na vyšší třífázový systém.-32GB 298857 B6 voltage. This residual voltage is the initial voltage for the next charging cycle and increases the input charging energy. As mentioned above, this residual voltage control allows the output power to be controlled at a given inverse frequency ratio. In addition, power can be converted from a low voltage three-phase system to a higher three-phase system.

Obr. 15 zobrazuje pro stejný fázový úhel 80 elektrických stupňů a výstupní fázový úhel 170 elektrických stupňů napětí na kondenzátor a nabíjecí proud. Tento výsledek by měl být porovnán s podmínkou zbytkového napětí při stejných fázových úhlech, jakje to zobrazeno na obr. 12. Časování je identické a energie odebraná ze vstupního koncového bodu se zvýší o 30%. Vyšší kondenzátorové napětí umožňuje převedení energie na vyšší výstupní koncový bod. Při zvolených invertujících komponentách maximální hodnotě. Avšak provedení regulace zbytkového napětí umožňuje zesílení výstupu. Zesilující činitel je pouze omezen napěťovými a proudovými omezeními zvolených komponent.Giant. 15 shows, for the same phase angle 80 electrical degrees and the output phase angle 170 electrical degrees, the voltage per capacitor and charging current. This result should be compared to the residual voltage condition at the same phase angles as shown in Fig. 12. The timing is identical and the energy taken from the input end point is increased by 30%. A higher capacitor voltage allows the energy to be converted to a higher output end point. With inverting components selected, the maximum value. However, the residual voltage control allows the output to be amplified. The amplification factor is only limited by the voltage and current limits of the selected components.

V případě úbytku napětí na vstupu o 50 % zesilovací režim operace umožňuje udržet výstupní napětí a výkon s omezeným zatížením elektrických komponent.In the event of a 50% input voltage drop, the amplification mode of the operation allows to maintain the output voltage and power with a limited load on the electrical components.

Měnič může pracovat v obou směrech s přidáním rekuperačního spínače. Regulace zbytkového napětí umožňuje převod regulovaného výkonu z nízkonapěťového koncového bodu na vysoko20 napěťový koncový bod. Z toho vyplývá, že tato konfigurace může být použita pro motory s proměnnou rychlostí, které poskytují dynamické brzdění s úplným výkonem.The inverter can work in both directions with the addition of a regenerative switch. Residual voltage control allows the conversion of regulated power from a low voltage end point to a high 20 voltage end point. It follows that this configuration can be used for variable speed engines that provide dynamic braking with full power.

c. Vícebránová operacec. Multi-gate operation

Tento výkonový měnič má středovou část zahrnující tři kondenzátory Cl, C2 a C3. Na levé straně vstupní/výstupní brána je spojena se třemi kondenzátory používající částečně sekvenční proces. Tento obvod je dále označován jako sekvenční brána SP. Tato brána zahrnuje nízkopásmovou filtrovací sekci. Na pravé straně je sekce paralelních bran PP, poněvadž buď nabíjení nebo vybíjení všech kondenzátorů je provedeno výhodně současně. Jedna může spojovat kondenzátory několika sekvenčních bran SP nebo několika paralelních bran PP. To by umožnilo spojení několika napájecích zdrojů rovněž i spojení zátěží ke stejnému společnému bodu. Výkon může být selektivně regulován od sekvenčních bran SP do paralelních bran PP nebo od paralelních bran PP k sekvenčním branám SP, což činí tak vícebránový měnič. Žádný tvar vlny nemůže být při paralelní bráně PP obnoven od napájecího zdroje paralelní brány PP, pokud vstup a výstup jsou ve fázi. Tato regulace může být žádoucí pro několik aplikací, jakou je např. aplikace UPS.This power converter has a central section comprising three capacitors C1, C2 and C3. On the left side of the input / output gate is connected to three capacitors using a partially sequential process. This circuit is hereinafter referred to as the sequential gateway SP. This gateway includes a low-pass filter section. On the right side there is a section of parallel gateways PP, since either the charging or discharging of all capacitors is preferably performed simultaneously. One can connect capacitors of several sequential SP gates or several parallel PP gates. This would allow the connection of several power supplies as well as the connection of loads to the same common point. The power can be selectively controlled from the SP sequential gates to the parallel PP gates or from the parallel PP gates to the SP sequential gates, which makes this a multi-gate drive. No waveform can be restored from the parallel PP gateway power supply when the input and output are in phase. This control may be desirable for several applications, such as the UPS application.

XII. Alternativní elektrická konfiguraceXII. Alternative electrical configuration

Další provedení měniče střídavého proudu na střídavý proud je zobrazena na obr. 16. Jeho výhoda ve srovnání s měničem střídavého proudu na střídavý proud zobrazených na obr. 11 spočívá v omezených spínačových ztrátách.Another embodiment of the AC-to-AC converter is shown in FIG. 16. Its advantage over the AC-to-AC converter shown in FIG. 11 is limited switch losses.

S výkonovým měničem zobrazeným na obr. 11 je kladný proud tak i záporný proud musí procházet skrze dva tyristory pro nabíjecí cyklus. Poněvadž standardní tyristor má napěťový spád v dopředném směru 1,6 V, typické tyristorové ztráty jsou řádově 4,8 V.To vede k tyristorovým ztrátám 1,5% pro měnič střídavého proudu na střídavý proud s napětím480 V. Provedení zobrazené na obr. 16 omezuje nabíjecí ztráty o jednu polovinu, poněvadž proud prochází skrze pouze jeden tyristor namísto dvou tyristorů. Tato zvýšená účinnost omezuje tyristorové ztráty z 1,5 % na 1,0 %. Pro měnič s výkonem 100 kW tyto omezené ztráty vytváří výkon 500 W. Za předpokladu ceny 10 $/W zařízení pracují přes 20 let ušetří 5,000 $.With the power converter shown in Fig. 11, both the positive current and the negative current must pass through the two thyristors for the charging cycle. Since the standard thyristor has a forward voltage drop of 1.6 V, typical thyristor losses are of the order of 4.8 V. This results in a 1.5% thyristor loss for the AC to 480 V AC converter. The embodiment shown in Fig. 16 it limits the charging losses by one half, since the current passes through only one thyristor instead of two thyristors. This increased efficiency limits thyristor losses from 1.5% to 1.0%. For a 100 kW inverter, these limited losses generate 500 watts. Assuming a cost of $ 10 / W, the devices have been working for over 20 years and save $ 5,000.

Ze srovnání provedení zobrazeného na obr. 11 s provedením zobrazeným na obr. 16 je zřejmé, že cena by měla jít nahoru, poněvadž počet tyristorů byl zvýšen z 12 na 18. Avšak počet tyristorů je zavádějící. Velikost tyristorů je rovněž funkci povrchové plochy tyristorů. Tytistor je omezen na rozptyl výkonu 80/cm2. Z toho vyplývá, že pro tuto konfiguraci požadavek na vstupní plochuComparing the embodiment shown in Fig. 11 with the embodiment shown in Fig. 16, it is clear that the cost should go up as the number of thyristors has been increased from 12 to 18. However, the number of thyristors is misleading. The size of the thyristors is also a function of the surface area of the thyristors. The tytistor is limited to a power dissipation of 80 / cm 2 . It follows that for this configuration the entry area requirement

-33 CZ 298857 B6 tyristoru klesá z 13 cm2 na 6,5 cm2. Šest dodatečných aktivačních systémů zvyšuje náklady, avšak, poněvadž se velikost tyristorové sestavy nezvyšuje, celkové náklady na zařízení jsou stejné.The thyristor drops from 13 cm 2 to 6.5 cm 2 . Six additional activation systems increase costs, but since the size of the thyristor assembly does not increase, the total cost of the equipment is the same.

S výjimkou omezených ztrát provedení na obr. 16 je podobné, pokud jde o provoz, obvod zobrazenému na obr.l 1. Pro stejný vstupní a výstupní fázový úhel se operace zahájí spojením kladné vstupní fáze 1 s kondenzátorem Cl a záporné vstupní fáze 3 s kondenzátorem C3 aktivací tyristorů Slpl a S3n3. V čase ti = 66 ps se kondenzátor Cl nabije na žádoucí napětí a kondenzátor C2 se spojí s kladnou vstupní fází I aktivací tyristoru Slp2. V čase t2 = 93 ps z fáze ío 3 je odebrána žádoucí energie. Tudíž tyristor S2n3 se spustí ke spojení záporné vstupní fáze 2 s kondenzátorem C3.Except for the limited losses of the embodiment of Fig. 16, the circuit shown in Fig. 11 is similar in operation. For the same input and output phase angle, the operation is initiated by connecting the positive input phase 1 with capacitor C1 and the negative input phase 3 with capacitor C3 by activation of Th1 and S3n3 thyristors. At time t 1 = 66 ps, capacitor C1 is charged to the desired voltage and capacitor C2 is coupled to the positive input phase I by activating the thyristor S1p2. At time t 2 = 93 ps from phase 1o 3, the desired energy is taken. Thus, the thyristor S2n3 is triggered to connect the negative input phase 2 to the capacitor C3.

Další rozdíl od obvodu zobrazeného na obr. 11 spočívá v použití dvou spojených indukčních cívek Li a Lin se třemi těsně spojenými vinutími na jednu indukční cívku. V průběhu nabíjecího cyklu se použije pouze vodič 6 u spodní indukční cívky Lin, zatímco u horní indukční cívky spínač je vytvořen od vodiče 1 k vodiči 2 v čase Tyristory Slpl přestane být ovládán kvůli spojení indukčnosti ve vodiči 1 se vstupním napětím na vodiči 2.A further difference from the circuit shown in FIG. 11 is the use of two connected induction coils Li and Lin with three closely connected windings per induction coil. During the charging cycle, only the wire 6 of the lower inductor Lin is used, while for the upper inductor the switch is formed from the conductor 1 to the conductor 2 at time Thyristors Slpl cease to be actuated to connect the inductance in the conductor 1 to the input voltage on the conductor 2.

Celkový proud skrze horní nebo spodní indukční cívku se nezmění pro dvě konfigurace a význam indukční cívky se trochu ovlivnil.The total current through the upper or lower inductor does not change for the two configurations, and the importance of the inductor has slightly changed.

Změna na výstupu tohoto výkonového měniče byla učiněna vyloučením filtrové indukční cívky a druhého filtrového kondenzátoru. Výstupní filtrová konfigurace je cenově účinná pro pohony s proměnnou rychlostí částečným použitím indukčnosti motory jako filtru. To je učiněno skrze vyloučení části filtru, který má napěťové zvlnění při základní invertuj ící frekvenci s hloubkou modulace asi 15 %, avšak to je řádově ve velikosti nižší než pro měnič typu PWM a o několik řádů nižší než v dV/dt a tudíž je poskytnout dostatečný výkon jako pohon s proměnnou lychlostí.A change in the output of this power converter was made by eliminating the filter inductor and the second filter capacitor. The output filter configuration is cost effective for variable speed drives by partially using inductance motors as a filter. This is done by eliminating a portion of the filter having a voltage ripple at the base inverting frequency with a modulation depth of about 15%, but it is of the order of magnitude less than for the PWM type and several orders of magnitude less than dV / dt and performance as a variable-speed drive.

Vybíjecí operace je stejná jako vybíjecí operace popsaná v souvislosti sobr. 11. Tento měnič může rovněž pracovat v opačném směru, avšak jsou žádoucí dodatečné rekuperační spínače.The discharging operation is the same as the discharging operation described in connection with the cartridges. 11. This inverter can also operate in the opposite direction, but additional regenerative switches are required.

XIII. Regulace toků činného a jalového výkonu.XIII. Regulation of active and reactive power flows.

a. Úvoda. Introduction

Energie do pracovního kondenzátoru sekce paralelního portu PP, jak to bylo popsáno v předchá35 zející části, se může buď zvyšovat nebo snižovat regulací zbytkového napětí na kondenzátoru. To stejně lze aplikovat na sekci sekvenční brány. Poněvadž sekce paralelní brány může pracovat jako jak vstupní sekce tak i výstupní sekce, regulace toku činného a jalového výkonu sekce paralelní brány je popsána na vstupní a výstupní bráně. Tato teoretická implementace popisuje nejen pružnost systému obvodu, avšak rovněž i specifické techniky žádoucí ke splnění požadav40 ků na regulaci toku činného a jalového výkonu pro reálné zátěže, jako je např. indukční motor. Následující popis začíná s regulací toku činného výkonu za předpokladu, že sekce paralelní brány je spojena s třífázovým střídavým napájecím zdrojem. Avšak, poněvadž paralelní brána je dvousměmá, tato regulace je aplikována rovněž na výstupní sekci sekvenční brány.The power to the working capacitor of the parallel port section PP, as described in the previous section, can either be increased or decreased by regulating the residual voltage on the capacitor. The same can be applied to the sequential gate section. Since the parallel gate section can operate as both the input section and the output section, the control of the active and reactive power flow of the parallel gate section is described on the input and output gate. This theoretical implementation describes not only the flexibility of the circuit system, but also the specific techniques required to meet the requirements for active and reactive power flow control for real loads, such as an induction motor. The following description begins with active power flow control provided that the parallel gate section is connected to a three-phase AC power supply. However, since the parallel gateway is bi-directional, this control is also applied to the output section of the sequential gateway.

Po vybíjecím cyklu regulace toku činného výkonu zbytkového napětí je ve fázi nebo mimo fázi o 180 elektrických stupňů s napětím na třífázovém systému. Distribuce zbytkového napětí odlišná od distribuce fázového úhlu odebírá jalový výkon.After a discharge cycle of active residual voltage flow control, it is in phase or out of phase by 180 electrical degrees with a voltage on the three-phase system. The residual voltage distribution different from the phase angle distribution takes the reactive power.

b. Regulace toku činného výkonu použitím regulace počátečního napětíb. Active Power Flow Control Using Initial Voltage Control

Vstupní napětí na první fázi je dáno rovnicí (21) a vstupní proud je dán rovnicí (22)The input voltage at the first phase is given by equation (21) and the input current is given by equation (22)

VÁ S r.sin(ttJř) f2n V, and r.sin (ttJř) f2 n

-34CZ 298857 B6 /(/) =/sin (ar). (22)-34GB 298857 B6 / (/) = / sin (ar). Italy (22)

I = Io (1 + γ), kde Io je proudová amplituda a kde γ je parametr, který popisuje množství zbytkového napětí na kondenzátoru. Z toho vyplývá, že s počátečním napětím na kondenzátoru rovným nulové hodnotě žádoucí proud je dosažen regulací frekvence měniče, jak je to dáno rovnicí (23)I = I o (1 + γ), where I o is the current amplitude and where γ is the parameter that describes the amount of residual voltage on the capacitor. Consequently, with an initial capacitor voltage equal to zero, the desired current is achieved by regulating the frequency of the inverter as given by equation (23).

/. = 2C/F,./. = 2C / F ,.

Upravená rovnice (22) je následující /(0=40 +y)án(a>0 w /(/) = 2<σ/(1+χ);ώ>(<»/). (24a)The modified equation (22) is as follows / (0 = 40 + y) án (a> 0 w / (/) = 2 <σ / (1 + χ); ώ>(<»/). (24a)

Hodnota γ definuje počáteční napětí na kondenzátoru, co se týče vstupního napětí daného rovnicí (25). To se použije pro všechny vstupní fáze.The value γ defines the initial voltage at the capacitor in terms of the input voltage given by equation (25). This applies to all input phases.

Vfotí) = (25)Shoots) = (25)

Výstupní výkon je potom určen,The output power is then determined,

PfV = /fl) FWV » 2C.fi 1 + Y)V?sin2(ú)/) - Pfifil + γ) (26)PfV = / fl) FWV »2C.fi 1 + Y) Vsin 2 (ú) /) - Pfifil + γ) (26)

Podle rovnic (25) a (26) platí, že výstupní výkon může být regulován regulací vstupního napětí na kondenzátoru bez nabíjecí frekvence f měniče. To stejné se aplikuje na ostatní dvě fáze, takže výstupní výkon je nezávislý na čase. Je důležité, že výstup se může měnit ve velkém rozsahu. Pro operaci se zvýšeným výkonem hodnota γ je kladná, což poskytuje zesílení výkonu a vyžaduje, podle rovnice (25) záporné zbytkové napětí. Pro operaci se sníženým výkonem je žádoucí záporná hodnota γ. To snižuje výstupní výkon, v souladu s rovnicí (26), a vyžaduje zbytkové napětí o stejné polaritě jako vstupní napětí. Poněvadž γ se stane -1, zbytkové napětí se stane identickým se vstupním napětím a žádný výkon neproudí. Z toho plyne, že pro rozmezí -1 < □ γ < 0 výstupní výkon se může regulovat při frekvenci měniče omezené operační podmínkami, které omezují výstupní harmonické složky na zvolenou hodnotu. Na druhém konci rozmezí výkonu, kde se uskutečňuje činnost při maximální frekvenci, γ > 0, se operace provádí při režimu zesíleného výkonu a výkon se může zvýšit. Tento zesilující režim je rovněž použit k převodu výkonu z nízkonapěťového koncového bodu na vysokonapěťový koncový bod.According to equations (25) and (26), the output power can be controlled by regulating the input voltage on the capacitor without the inverter charging frequency f. The same applies to the other two phases, so the output power is time independent. It is important that the output can vary widely. For operation with increased power, the value of γ is positive, which provides power amplification and requires, according to equation (25), a negative residual voltage. A negative γ value is desirable for a reduced power operation. This reduces the output power, in accordance with equation (26), and requires a residual voltage of the same polarity as the input voltage. Since γ becomes -1, the residual voltage becomes identical to the input voltage and no power flows. It follows that for the range -1 <□ γ <0 the output power can be regulated at the frequency converter limited by operating conditions, which limit the output harmonic components to the selected value. At the other end of the power range, where operation is performed at maximum frequency, γ> 0, the operation is performed in boost mode and power may be increased. This boost mode is also used to convert power from a low voltage end point to a high voltage end point.

c. Kombinovaná regulace činného a jalového výkonuc. Combined active and reactive power control

V předcházející sekci zesilující a zeslabující režimy byly popsány s γ < 0 resp. γ > 0. Když se hodnota γ definuje rovnicí γ = r.cos(P), podmínka na zbytkové napětí při zesilujícím režimu se může definovat jako γ - -r, β = π a r=V]/V0, zatímco tato podmínka v zeslabujícím režimu je dána γ = r a β = 0.In the previous section, the amplification and attenuation modes were described with γ <0 resp. γ> 0. When the value of γ is defined by the equation γ = r.cos (P), the residual stress condition in the amplifying mode may be defined as γ - -r, β = π and ar = V] / V 0 , while this condition v the attenuation mode is given by γ = r and β = 0.

Hodnota β rovná 0 a π vede k regulaci toku činného výkonu s jalovým výkonem rovným nulové hodnotě.Hodnota a je fázový úhel mezi počátečním napětím a vstupním napětím.The value of β equals 0 and π leads to regulation of the active power flow with reactive power equal to zero. The value a is the phase angle between the initial voltage and the input voltage.

Poněvadž je možné regulovat fázový úhel v průměru opětovné distribuce, existuje volba opětovné distribuce celkové zbytkové energie pro fázový úhel.Since it is possible to control the phase angle in the redistribution diameter, there is a choice to redistribute the total residual energy for the phase angle.

Zbytkové napětí na třech kondenzátorech může být definováno následovně E^lCV^lCť.r'. (27)The residual voltage on the three capacitors can be defined as follows. Italy (27)

Počáteční napětí na první fázi může být dáno rovnicíThe initial stress at the first phase can be given by the equation

-35CZ 298857 B6-35GB 298857 B6

F, (/) » V*ráa(oft+β) · ^28^F, (/) »V * ráa (oft + β) · ^ 28 ^

Výměna náboje mezi kondenzátorem a vstupním koncovým bodem je dána rovnicíThe charge exchange between the capacitor and the input end point is given by the equation

Δβ » C(FZ - F) = 2CF,(«n(e»/) - r +£)). (29)Δβ C C (F Z - F) = 2CF, (n n (e / /) - r + £)). (29)

Vynásobením druhého členu frekvencí f měniče se dosáhne průměrný síťový proud /(/) = 2CFe/((l - rcos(j?))sin(a>/)-rsin(/0 cos(fl/)). (30)By multiplying the second frequency inverter f, the average line current / (/) = 2CF e / ((l - rcos (j)) sin (a> /) - rsin (/ 0 cos (fl /)) is obtained. (30)

Je zjištěno, že první proudový člen je ve fázi se vstupním napětím a je nyní jak funkcí poměru r zbytkového napětí tak i fázového úhlu β. Druhý člen je mimo fázi se vstupním napětím a představuje jalový proud. Tento proud je přímo úměrný zbytkovému napětí. Při fázovém úhlu 0 nebo π jalový výkon je nulový a nastane operace v zesilujícím resp. zeslabujícím režimu. Vynásobením proudu napětí a sečtením se všemi třemi členy se dosáhne tok činného výkonuIt is found that the first current member is in phase with the input voltage and is now both a function of the ratio of the residual voltage and the phase angle β. The second member is out of phase with the input voltage and represents the reactive current. This current is proportional to the residual voltage. At phase angle 0 or π the reactive power is zero and the operation in the amplifying resp. attenuation mode. By multiplying the voltage current and adding up with all three elements, the active power flow is achieved

P(^ = 3FCF.7(l-rcOS(^). (31)P (^ = 3FCF.7 (L-OS rc (^). (31)

To omezí výkonový tok zeslabujícího režimu β = 0 a výkonový tok zesilujícího režimu pro β = π.This limits the attenuation mode power flow β = 0 and the amplifier mode power flow for β = π.

Pro rovnice (30) a (31) se rovněž dosáhne toho, že členy činného proudu a jalového výkonu se stanou nulovými, když = cos'(l/r). (32)For equations (30) and (31) it is also achieved that the active current and reactive power terms become zero when = cos' (l / r). (32)

Poněvadž člen druhého proudu není nulový, znamená to, že se odebírá pouze jalový výkon a že se úplná energie ve všech třech kondenzátorech nemění. To poskytuje operaci používající statický kompenzátor jalového napětí.Since the second current member is not zero, this means that only the reactive power is drawn and that the total energy in all three capacitors does not change. This provides an operation using a static reactive voltage compensator.

Clen jalového výkonu na fázi je dán rovnicíThe reactive power member per phase is given by the equation

Qf -2Cr7(2sin()?)sin sin(<v/)cos(a>í)). (33)Q f -2Cr7 (2 sin ()?) Sin sin (<v /) cos (a> i)). United Kingdom (33)

Kromě toho tato regulace a výkon jsou dosaženy bez produkce harmonických složek. Obr. 17 zobrazuje tok činného výkonu jako funkci rozmezí od 0 do 2,0. Tok záporného výkonu vytváří obracení výkonu. To umožňuje regulaci obousměrného toku výkonu. Je zřejmé, že pro nulový fázový úhel výkon může být regulován zcela s poměrem zbytkového napětí od 0 do 1. Poněvadž zbytkový poměr r se stane vyšším, tok výkonu proudí v opačném směru. Při fázovém úhlu 180 elektrických stupňů výstup může být teoreticky zesílen na libovolnou hodnotu.In addition, this control and power is achieved without producing harmonic components. Giant. 17 shows the active power flow as a function of the range from 0 to 2.0. A negative power flow creates a power reversal. This allows the bidirectional power flow to be controlled. Obviously, for a zero phase angle, the power can be controlled entirely with a residual voltage ratio of 0 to 1. Since the residual ratio r becomes higher, the power flow flows in the opposite direction. At a phase angle of 180 degrees, the output can theoretically be amplified to any value.

Obr. 18 zobrazuje tok jalového výkonu v závislosti na fázovém úhlu. Se stejnou zbytkovou energií je možné dosáhnout skoku z regulace úplného předbíhajícího jalového výkonu na regulaci úplného zpožděného jalového výkonu selekcí opětovné distribuce úhlu β. Otázkou je, proč je důležitá regulace jalového výkonu. Jedním důležitým důvodem je to, že se spřádací indukčním strojem, jakým je např. generátor nebo motor se setrvačníkem, který může vyžadovat okamžitý výkonový výstup, vytvoření napětí a zvýšení úplného výkonu spotřebovává dlouhou časovou periodu. Avšak, když se jalový výkon zavede do stroje pro případ odebírání vysokého výkonu, úplný výstupní výkon může být odebrán okamžitě. Když žádný jalový výkon neproudí skrze vinutí stroje, existuje možnost volby použití výkonu z jiného zdroje, např. baterie, k produkování jalového výkonu v několika cyklech a získání schopnosti dosažení rychlého vzestupu činného výstupního výkonu z indukčního generátoru.Giant. 18 shows the reactive power flow versus phase angle. With the same residual energy, it is possible to achieve a jump from the control of the total forward reactive power to the control of the complete delayed reactive power by selecting the redistribution of the angle β. The question is why reactive power control is important. One important reason is that with a spinning induction machine, such as a generator or a flywheel motor, which may require immediate power output, voltage generation and increased total power consumption, it consumes a long period of time. However, when the reactive power is fed into the machine in case of high power withdrawal, the full output power can be withdrawn immediately. When no reactive power flows through the machine winding, there is a choice of using power from another source, such as a battery, to produce reactive power in several cycles and gain the ability to achieve a rapid increase in active output power from the induction generator.

-36CZ 298857 B6-36GB 298857 B6

Poněvadž jak fázový úhel tak i poměr r mezi zbytkovým a počátečním napětím jsou regulačními faktory pro činný a jalový výkon, činný výkon je vynesen na obr. 19 tak, jako by byl závislý na jalovém výkonu. Je zřejmé, že je možné dosáhnout současně regulace libovolného toku činného a jalového výkonu se selekcí vhodných hodnot r a β. Bod (0, 1), kde r = 0, představuje normální režim operace, kde výstupní výkon je regulován frekvencí měniče. Pohyb přímo nahoru představuje operaci v zesilujícím režimu s β = π. Pohyb dolů představuje operaci v zeslabujícím režimu s β = 0. Pohyb podél osy x se dosáhne pouze podmínkou regulace toku jalového výkonu. Tomu odpovídá řešení rovnice (33). Obr. 19 zobrazuje regulaci toku vstupního výkonu pro žádoucí ío vstupní výkon odebíraný zbuď generátoru nebo libovolného jiného systému svíce koncovými body. Parametr r a fázový úhel β odpovídají napěťové a fázové konfiguraci na vnitřních kondenzátorech měniče. To umožňuje nepřetržitou regulaci žádoucího výstupního výkonu vyžadovanou zátěží a rovněž dovoluje současné odebírání jalového výkonu z generátoru k dosažení optimálních operačních podmínek. Operátor elektrárny má možnost volby nastavení budicího napětí generátoru k dosažení shody s fázovým úhlem generátoru a napájení jalového výkonu sítě. To není případ indukčního generátoru, se kterým je žádoucí dosáhnout shody se zátěží generátoru pro optimální výkon, poněvadž indukční generátor rovněž pracuje jako regulovatelný generátor jalového výkonu.Since both the phase angle and the ratio r between residual and initial voltages are control factors for active and reactive power, the active power is plotted in Fig. 19 as if it were dependent on reactive power. Obviously, it is possible to achieve simultaneous regulation of any active and reactive power flow with selection of suitable r and β values. Point (0, 1), where r = 0, represents the normal mode of operation, where the output power is regulated by the frequency of the drive. The upward movement represents an operation in the amplifying mode with β = π. The downward movement is an attenuation mode operation with β = 0. The movement along the x-axis is achieved only by the condition of reactive power flow control. This corresponds to the solution of equation (33). Giant. 19 illustrates the control of the input power flow for the desired input power drawn from the generator or any other multiple-point system. The r parameter and the phase angle β correspond to the voltage and phase configurations on the internal capacitors of the drive. This allows continuous control of the desired output power required by the load and also allows simultaneous withdrawal of reactive power from the generator to achieve optimal operating conditions. The power plant operator has a choice of setting the generator excitation voltage to achieve compliance with the phase angle of the generator and supplying reactive power to the grid. This is not the case with the induction generator, with which it is desirable to achieve compliance with the generator load for optimal performance, since the induction generator also operates as a controllable reactive power generator.

Výstupní konec měniče střídavého proudu na střídavý proud nebo měniče stejnosměrného proudu na střídavý proud pracuje stejně jako vstupní měniče střídavého proudu na střídavý proud nebo vstup měniče střídavého proudu na stejnosměrný proud. Aplikují se stejné dynamické procesy, avšak napětí na kondenzátoru musí být vyšší než výstupní napětí na vedení k usnadnění převodu kladného výkonu. Když se ponechá poměr r rovný počátečnímu napětí na kondenzátoru normali25 zován k výstupnímu napětí na vedení, dosáhne se podobný diagram. Je rovněž definován úhel a jako úhel mezi výstupním fázovým úhlem a úhlem kondenzátorové distribuce a je možné potom vytvořit diagram převodu činného a jalového výkonu. Obr. 20 zobrazuje diagram převodu činného a jalového výkonu pro různé počáteční hodnoty R. Pouze část diagramu, ve které tok činného výkonu je kladný, je předmětem zájmu, avšak jiná část je rovněž aplikovatelná pro obousměrný tok. Tento diagram je stejný jako diagram zobrazený na obr. 19, avšak převrácený kolem osy x.The output end of the AC / DC converter or DC / DC converter works in the same way as the AC / DC converter input or the DC / DC converter input. The same dynamic processes are applied, but the voltage on the capacitor must be higher than the output voltage on the line to facilitate the conversion of the positive power. When a ratio r equal to the initial voltage on the capacitor normalized to the output voltage on the line is left, a similar diagram is obtained. The angle α is also defined as the angle between the output phase angle and the condenser distribution angle, and it is then possible to plot the active and reactive power conversion diagrams. Giant. 20 shows a diagram of active and reactive power conversion for different initial values of R. Only the portion of the diagram in which the active power flow is positive is of interest, but another portion is also applicable to bidirectional flow. This diagram is the same as that shown in Figure 19, but inverted around the x-axis.

Na kladné ose y, s fázovým úhlem a rovným nule žádný výkon není převeden. Při R = 2 a a = 0 úplný výkon je převeden s celou energií, kteráje vybita. Když se napětí na kondenzátoru zvyšuje, převod se zvyšuje lineárně, zatímco uschovaná energie se zvyšuje s mocninou napětí. Rozdíl v energii zůstává jako zbytkové napětí na kondenzátoru a může být použit jako počáteční podmínka dalšího nabíjecího cyklu. Pro r > 2 zbytkové napětí na kondenzátorech je opak počátečního napětí. Pro 1 > r > 2 převod úplné energie kondenzátoru není energeticky možný a zbytkové napětí má stejnou polaritu jako počáteční napětí. Toto zbytkové napětí může být nástrojem pro odebrání dodatečné energie na další nabíjecí cyklus, což poskytuje vyšší napětí k umožnění převodu zvýšeného výkonu.On the positive y-axis, with a phase angle and equal to zero, no power is converted. At R = 2 and a = 0 the full power is converted with all the energy being discharged. As the voltage on the capacitor increases, the transmission increases linearly, while the stored energy increases with the power of the voltage. The difference in energy remains as the residual voltage on the capacitor and can be used as an initial condition for the next charging cycle. For r> 2 the residual voltage on the capacitors is the opposite of the initial voltage. For 1> r> 2 the conversion of the full energy of the capacitor is not energetically possible and the residual voltage has the same polarity as the initial voltage. This residual voltage may be a tool for withdrawing additional energy for the next charging cycle, providing a higher voltage to allow the conversion of increased power.

Operace pro činný výkon > 1 může být modifikována a použitím rekuperační operace. Poněvadž napětí na kondenzátoru dosahuje nuly nebo v libovolném pozdějším čase, nabíjení kondenzátoru může být zabráněno nebo zastaveno, a energie ve výstupní indukční cívce může být úplně pře45 vedena na výstupní koncové napětí. Aktivací při správném čase je možné zvolit zbytkové napětí a počáteční energii pro další nabíjecí cyklus. Tím je dosažena žádoucí regulace výstupního výkonu a regulace vstupního jalového výkonu.The operation for active power> 1 can be modified and using a recovery operation. Since the voltage at the capacitor reaches zero or at any later time, the capacitor charging can be prevented or stopped, and the energy in the output inductor can be completely transferred to the output terminal voltage. By activating at the right time, the residual voltage and initial energy can be selected for the next charging cycle. This achieves the desired output power control and reactive power input control.

Poněvadž velmi málo zátěží má čistě odporový charakter, je výhodné dodávat jak činný tak i jalový výkon opětovnou distribucí úplné energie přetrvávající z předcházejícího nabíjecího cyklu se specifickým úhlem a. Tento úhel odpovídá úhlu naměřenému vzhledem ke kladné ose y a zvětšuje se ve směru proti směru hodinových ručiček. Poněvadž se tento úhel zvětšuje, jalový výkon se zvyšuje, zatímco činný výstupní výkon se snižuje. Existují dva body, ve kterých činný výkon je nulový a měnič produkuje pouze jakový výkon s buď předbíhajícím nebo zpožděnýmSince very few loads are of a purely resistive nature, it is advantageous to supply both active and reactive power by redistributing the total energy remaining from the previous charging cycle with a specific angle α. This angle corresponds to the angle measured relative to the positive y axis and increases counterclockwise. . As this angle increases, the reactive power increases while the active output power decreases. There are two points where the active power is zero and the inverter produces only what power with either overtaken or delayed

-37CZ 298857 B6 fázovým úhlem. Jak nabíjecí cyklus tak i vybíjecí cyklus je žádoucí koordinovat. Regulace operace může být provedena regulací probíhající v reálném čase. Avšak žádoucí výpočet může být značně omezen použitím předem sestavených referenčních tabulek. Optimální regulační architektura je předmětem selekce regulačních algoritmů, výpočtů a složitosti zvolených operačních podmínek.-37GB 298857 B6 phase angle. It is desirable to coordinate both the charging cycle and the discharge cycle. The operation can be controlled by real-time control. However, the desirable calculation can be greatly reduced by using pre-assembled reference tables. Optimal control architecture is subject to selection of control algorithms, calculations and complexity of selected operating conditions.

XIV. Způsob DSCI s další obvodovou topologiíXIV. DSCI method with additional perimeter topology

Zařízení RCTA a způsob DSCI jsou univerzální a mohou být použity s velkým počtem zařízení pro uschování energie, jak je to zobrazeno na obr. 11, nebo s transformátorem, jak je to zobrazeno na obr. 9 a 10. Zařízení RCTA a způsob DSCI mohou být použity jako část vstupu nebo výstupu takových hybridních obvodů. Ve skutečnosti zařízení RCTA a způsob DSCI mohou být nabíjecím zdrojem libovolného přenosového vedení nebo impulzy vytvářejícího obvodu. Podobně, zařízení RCTA a způsob DSCI mohou být použity ve spojení s určitým počtem násobiček/děliček s tím, že nabíjejí tato zařízení buď přímo nebo skrze magneticky spojená zařízení. Zařízení pro uschování energie může být tvořeno jediným kondenzátorem, jak je to zobrazeno na obr. 1, nebo sériově zapojenou konfigurací zobrazenou na obr. 10, nebo může být tvořeno množinou kondenzátorů integrovanou společně s pasivními a aktivními elektrickými nebo elektronickými zařízeními.The RCTA and DSCI method are versatile and can be used with a large number of energy storage devices as shown in Fig. 11 or with a transformer as shown in Figs. 9 and 10. The RCTA devices and DSCI method can be used as part of the input or output of such hybrid circuits. In fact, the RCTA device and the DSCI method can be a charging source of any transmission line or pulse generating circuit. Similarly, the RCTA device and the DSCI method can be used in conjunction with a number of multipliers / dividers by charging these devices either directly or through magnetically coupled devices. The energy storage device may consist of a single capacitor, as shown in Figure 1, or a serially connected configuration shown in Figure 10, or it may be a plurality of capacitors integrated together with passive and active electrical or electronic devices.

Atraktivní znaky topologie způsobu DSCI mohou být kombinovány s velkým počtem obvodů pro násobení napětí. Zatímco obvody pro násobení napětí značně deformují tvar vlny střídavého vstupu, zařízení odebírá výkon prostý harmonických složek při jednotkovém nebo svoleném účiníku. Kromě toho obvod pracující podle způsobu DSCI dodává výkon do násobícího obvodu při mnohem vyšší frekvenci a tudíž používá mnohem více elektrických komponent násobícího obvodu, čímž se redukuje hmotnost a obvod takového zařízení pro danou hodnotu výkonu. Kombinace vstupu s výkonem prostým harmonických složek a použití velkého počtu komponent činí napěťovou násobičku modifikovanou použitím způsobu DSCI aplikovatelnou pro větší počet výkonových aplikací.The attractive features of the DSCI topology can be combined with a large number of voltage multiplication circuits. While the voltage multiplier circuit distorts the waveform of the AC input considerably, the device draws harmonic-free power at unit or permitted power factor. In addition, the DSCI circuit delivers power to the multiplier circuit at a much higher frequency and therefore uses many more electrical components of the multiplier circuit, thereby reducing the weight and circuit of such a device for a given power value. The combination of input with harmonic-free power and the use of a large number of components makes the voltage multiplier modified using the DSCI method applicable to multiple power applications.

Zejména důležitá je integrace topologie obvodu na bázi způsobu DSCI s obvody popsanými v patentových dokumentech přihlašovatele Limpaecher. Způsobu DSCI může být součástí nabíjecí nebo vybíjecí operace v těchto obvodech. Tento způsob může být rovněž použit jako součást cyklické operace mezilehlého zařízení.Of particular importance is the integration of DSCI-based circuit topology with those described in Limpaecher's patent documents. The DSCI method may be part of a charge or discharge operation in these circuits. This method can also be used as part of a cyclic operation of an intermediate device.

Na rozdíl od zařízení používající topologii obvodu na bázi způsobu DSCI, která vyžaduje aktivování spínačů s pevnými stavy, tato technologie je relativně pokročilá a může být použito neomezené množství kombinací analogových, digitálních nebo hybridních regulačních obvodů. Pro většinu aplikací je žádoucí monitorovat vstupní, výstupní a operační stav obvodu k optimalizaci výkonu a přijetí správné činnosti v případě výskytu chyby. Je žádoucí dodatečná komunikace k umožnění dávkového monitorování regulace operačního stavu.Unlike a device using a DSCI-based circuit topology that requires fixed state switches to be activated, this technology is relatively advanced and an unlimited number of analog, digital or hybrid control circuit combinations can be used. For most applications, it is desirable to monitor the input, output, and operating status of the circuit to optimize performance and accept proper operation in the event of an error. Additional communication is desirable to enable batch monitoring of the operating state control.

XV. Komunikační regulaceXV. Communication regulation

Pro třífázový nabíjecí a vybíjecí cyklus obvodu zobrazeného na obr. 1 pouze jeden tyristor má úplnou polovinu sinusové vlny. Maximum dl/dt je při začátku nebo konci poloviny sinusové vlny a je dáno součinem ωΐθ. Pro maximální hodnotu amplitudy proudu Io rovnou 1 kA a rezonanční nabíjecí periodu rovnou 250 ps je dl/dt = 12,6 A/ps. To je uvnitř tyristorů s maximem dl/dt = 500A/ps, s doporučeným opakováním dl/dt = 200 A/ps. Proudy ostatních dvou vodicích tyristorů jsou částí stejné sinusové vlny a proud sleduje, jak je to zřejmé z obr. 8, převod vodivosti z jednoho tyristorů na druhý tyristor v čase t/. To poskytuje vysokou zapínací a vypínací hodnotu dl/dt, která by mohla poškodit tyristory a zvýšit tyristorové ztráty. Byl učiněn pokus o regulaci tyristorové komunikace v převodu střídavého proudu na střídavý proud a stejnosměrného proudu na střídavý proud instalací komunikačních indukčních cívek Lm, zobrazených na obr. 21.For the three-phase charging and discharging cycle of the circuit shown in Fig. 1, only one thyristor has the full half of the sine wave. The maximum dl / dt is at the beginning or end of the half of the sine wave and is given by the product ωΐθ. For a maximum value of current amplitude I of 1 kA and a resonant charging period of 250 ps, dl / dt = 12.6 A / ps. This is inside thyristors with a maximum dl / dt = 500A / ps, with a recommended repeat of dl / dt = 200 A / ps. The currents of the other two guide thyristors are part of the same sine wave, and the current follows, as is apparent from Figure 8, the conductivity transfer from one thyristor to the other thyristor at time t /. This provides a high switch-on and switch-off value dl / dt, which could damage the thyristors and increase the thyristor losses. An attempt was made to regulate thyristor communication in converting AC to AC and DC to AC by installing the induction coils Lm shown in Fig. 21.

-38CZ 298857 B6-38GB 298857 B6

Pro každou výstupní fázi malá komutační indukční cívka Lm je zapojena mezi tyristorovou sestavou a výstupní filtrační kondenzátory. Tyto indukční cívky jsou typicky řádově nižší o 20 % ve srovnání s výstupními indukčními cívkami Lb a dvě z nich jsou částí rezonančního vybíjecího obvodu ve všech časových okamžicích. S těmito indukčními cívkami komutace dl/dt je dána Δ V/(2Lm), kde Δ V je napěťový rozdíl mezi dvěma napětími na výstupních kondenzátorech začleněných do komutačního procesu. Regulační systém vyžaduje vzít v úvahu komutační čas a aktivuje poslední tyristor dříve o jednu polovinu komutační periody. Předaktivační doba je jednoduše stanovena jako tpr = Lm * Idc/Δ V, kde Idc je vybíjecí proud v komutační době. Použití tohoto přístupu vyžaduje malé indukční cívky, které jednoduše omezují dl/dt na 50 A/ps.For each output phase, a small commutating inductor Lm is connected between the thyristor assembly and the output filter capacitors. These inductors are typically of the order of magnitude 20% lower than the output inductors Lb, and two of them are part of the resonant discharge circuit at all times. With these induction coils, commutation dl / dt is given by Δ V / (2Lm), where Δ V is the voltage difference between the two voltages on the output capacitors incorporated in the commutation process. The control system requires commutation time to be taken into account and activates the last thyristor earlier by one half of the commutation period. The pre-activation time is simply determined as tpr = Lm * Idc / Δ V, where Idc is the discharge current at commutation time. Using this approach requires small inductors that simply limit dl / dt to 50 A / ps.

dl/dt rekuperačního tyristorů může být omezena rovněž zapojením malé indukční cívky do série. S rekuperačním proudem jsoucím obvykle částí úplné amplitudy tato komutační indukční cívka může být menší. Kromě toho je výhodné zvolit dl/dt tyristorů blíže k maximální hodnotě dl/dt specifikace tyristorů s pravidelně opakujícím se impulzem k omezení obracení napětí na kondenzátoru. Tato hodnota dl/dt indukčnosti rekuperačního obvodu a zpoždění vypnutí tyristorů vede k danému obrácení napětí na kondenzátoru Co. Tato skutečnost není zanedbatelná, avšak nevytváří žádný problém, když tyto účinky jsou brány v úvahu regulačním algoritmem.The dl / dt of the regenerative thyristors can also be reduced by connecting a small inductor in series. With a regenerative current usually part of the full amplitude, this commutating inductor may be smaller. In addition, it is advantageous to select dl / dt of thyristors closer to the maximum value of dl / dt of the thyristor specification with a periodically repeating pulse to limit the voltage reversal on the capacitor. This dl / dt value of the regenerative circuit inductance and the thyristor trip delay leads to a given voltage reversal at capacitor Co. This is not negligible, but does not create a problem when these effects are taken into account by the regulatory algorithm.

XVI. RegulaceXVI. Regulation

Za účelem vysvětlení regulace výstupního výkonu v následující části je ve stručnosti popsána regulace frekvence měniče a regulace zbytkového napětí. Při regulaci frekvence výstupní výkon nebo proud se zvýší buď zvýšením poměru energie nebo výměnou energie, ke které dochází v průběhu jednoho cyklu výměny energie. Typicky energie na jeden nabíjecí cyklus, rozdělený mezipulzní periodou na po sobě jdoucí vybíjecí operace, poskytuje žádoucí výstupní výkon.In order to explain the output power control in the following section, the frequency control of the drive and the residual voltage control are briefly described. In frequency control, the output power or current is increased either by increasing the energy ratio or by exchanging energy that occurs during one energy exchange cycle. Typically, the energy per charge cycle divided by the inter-pulse period into successive discharge operations provides the desired output power.

Naproti tomu regulace zbytkového napětí umožňuje regulaci množství energie nebo výměny náboje na další operaci výměny náboje. Z toho vyplývá, že regulace zbytkového napětí umožňuje takovou regulaci nabíjecí energie na jeden nabíjecí cyklus, že výstupní výkon při libovolné frekvenci měniče může být regulován zbytkovým napětím.On the other hand, residual voltage control allows the amount of energy or charge exchange to be controlled for another charge exchange operation. Accordingly, the residual voltage control allows such a charge energy control per charging cycle that the output power at any frequency converter can be controlled by the residual voltage.

Oba operační režimy mohou být kombinovány k dosažení nejvyšší operační pružnosti. Regulační operace může být provedena zařízeními s pevnými stavy, které nejsou otvíracími spínači, a operace může být klasifikována jako „měkké spínání“, kde k zapnutí nebo vypnutí dochází při nulové hodnotě. Měkké spínání typicky snižuje spínačové ztráty, vylučuje požadavek na tlumení a omezuje požadavek na dl/dt obvodu a spínačů. To umožňuje použít vyzkoušené a sofistikované tyristory s vyšším jmenovitým operačním napětím, vyšším jmenovitým operačním proudem, nižšími ztrátami, nižší cenou a vyšší pružností ve srovnání s libovolným spínačem dostupným na trhu nebo ve výzkumu. Spínače, které mají jak otvírací tak i zavírací schopnost mohou být nahrazeny libovolným spínačem poskytujícím v obvodě uzavírající spínačovou operační funkci. Ve skutečnosti existuje aplikace, kde tyto spínače mohou být žádoucí k dosažení vyšší rychlosti, dodatečné regulační pružnosti nebo rychlejší spínačové rekuperace.Both operating modes can be combined to achieve the highest operational flexibility. The control operation can be performed by fixed-state devices that are not opening switches, and the operation can be classified as a "soft switch", where the on or off is performed at zero. Soft switching typically reduces switch losses, eliminates the damping requirement, and limits the dl / dt circuit and switch requirement. This allows the use of proven and sophisticated thyristors with higher rated operating voltage, higher rated operating current, lower losses, lower cost and higher flexibility compared to any switch available on the market or in research. Switches having both opening and closing capabilities can be replaced by any switch providing a switch operating function in the circuit. In fact, there is an application where these switches may be desirable to achieve higher speed, additional control flexibility, or faster switch recovery.

Tato regulace není omezena pouze na regulaci frekvence nebo regulaci zbytkového napětí. Odborníkovi v daném oboru je zřejmé, že dodatečná regulace může být dosažena v libovolném z popsaných obvodů, když výměna náboje je regulována přímo vstupním spínači. Regulační vstupní energie nebo velikosti výměny náboje tok výkonu nebo proudu může být rovněž regulován. Takový typ regulace by ve většině případů vyžadoval použití regulovaných otvíracích spínačů a nevedl by k „měkkému spínání“. Avšak dodatečná regulační pružnost nebo ostatní užitečné operace mohou vést k preferenční selekci dodatečné sekce vstupních spínačů.This control is not limited to frequency control or residual voltage control. One of ordinary skill in the art will appreciate that additional control can be achieved in any of the described circuits when charge exchange is directly controlled by the input switches. The control input energy or charge exchange rate of the power or current flow can also be regulated. This type of control would in most cases require the use of controlled opening switches and would not result in a "soft switch". However, additional regulatory flexibility or other useful operations may result in preferential selection of an additional input switch section.

K regulaci operace je žádoucí regulátor, který monitoruje vstupní a výstupní koncové body kromě měniče napětí a proudu, ke správné činnosti spínačů. Tato regulační funkce může být provedena buď, např. analogovými obvody, digitálními regulátory nebo mikroprocesory.To control the operation, a controller that monitors the input and output endpoints, in addition to the voltage and current converter, is desirable for proper operation of the switches. This control function can be performed either by analog circuits, digital controllers or microprocessors.

-39CZ 298857 B6-39GB 298857 B6

V jednom výhodném provedení je použito programovatelné logické zařízení integrované s digitálními vyhledávacími tabulkami. Tyto vyhledávací tabulky mohou obsahovat většinu rozhodujících časových hodnot, které mhou být použity programovatelným logickým zařízením. Mikroprocesor může být použit pro monitorování operace a měření vstupních a výstupních analogo5 vých parametrů. Tento mikroprocesor může provádět všechny výpočty pro regulaci v reálném čase, avšak většinová část operace může být uložena do vyhledávací tabulky. Údaje ve vyhledávací tabulce mohou mít formu vícerozměrné tabulky nebo takovou formu, že součinitel polynomu může být použit ke generování vyhledávacích tabulkových hodnot.In one preferred embodiment, a programmable logic device integrated with digital lookup tables is used. These lookup tables can contain most critical time values that can be used by a programmable logic device. The microprocessor can be used to monitor operation and measure analog input and output parameters. This microprocessor can perform all calculations for real-time control, but most of the operation can be stored in a lookup table. The data in the lookup table may be in the form of a multidimensional table or in such a form that the polynomial factor can be used to generate lookup table values.

Správná operace nabíjecího cyklu závisí pouze na správném časování jednoho jediného spínače. Když se nabíjecí cyklus dokončí, procesor může přesně určit chybu toho spínacího případu. Podobně pro vybíjecí operaci správné časování závisí zejména na aktivaci třetích výstupních spínačů. Kromě toho správné zbytkové napětí závisí na správné aktivaci rekuperačního spínače. Když vybíjení je dokončeno, mikroprocesor může vypočítat na základě naměřeného převodu náboje a zbytkového napětí na kondenzátoru chyby operace se dvěma spínači. Ve skutečnosti vypočítat přesný výkon může být obtížné a tento výkon se může měnit v důsledku teplotních účinů pasivních výkonových komponent a zpoždění a jiných parametrů změn aktivních spínačů. Mikroprocesor může monitorovat výkon a modifikovat uloženou vyhledávací tabulku k aktivnímu minimalizování chyby pro změny vstupu, výstupu nebo vnitřních operačních podmínek měni20 če na kontinuální bázi, a tím ke generování v reálném čase zlepšené vyhledávací tabulky s mnohem vyšším rozlišením.The correct charging cycle operation depends only on the correct timing of one single switch. When the charging cycle is complete, the processor can accurately determine the error of that switching case. Similarly, for a discharge operation, the correct timing depends in particular on the activation of the third output switches. In addition, the correct residual voltage depends on the correct activation of the regenerative switch. When the discharge is complete, the microprocessor can calculate the two-switch operation errors based on the measured charge transfer and residual voltage on the capacitor. In fact, calculating the exact power can be difficult and this power can change due to the temperature effects of passive power components and delays and other parameters of active switch changes. The microprocessor can monitor performance and modify the stored lookup table to actively minimize error for changes in input, output, or internal operating conditions of the drive 20 on a continuous basis, thereby generating in real time improved lookup tables with much higher resolution.

Výše uvedená provedení vynálezu jsou pouze příkladná a odborníkovi v daném oboru jsou zřejmé rovněž i další modifikace těchto provedení. Rozsah ochrany není omezen výše uvedenými příklady provedení a je určen následujícími přiloženými patentovými nároky.The above embodiments of the invention are exemplary only, and other modifications to those embodiments will be apparent to those skilled in the art. The scope of protection is not limited by the above embodiments and is determined by the following appended claims.

Claims (5)

30 PATENTOVÉ NÁROKY30 PATENT CLAIMS 1. Způsob převedení elektrického náboje mezi zařízením pro uchování náboje (25) a prvním výkonovým terminálem (11), majícím první množinu uzlových bodů (Vil, ViA method of converting an electrical charge between a charge storage device (25) and a first power terminal (11) having a first set of nodal points (Vil, Vi) 2, Vi3), vyzná35 č e n ý tím, že zahrnuje vzájemnou výměnu náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) skrze indukční sekci (22, 26), nahrazení prvního uzlového bodu (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) druhým uzlovým bodem (Vi2, Vi3) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) po provedení převe40 dění předem stanoveného náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3), a vzájemnou výměnu náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem (Vil, Vi3) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) skrze indukční sekci (22, 26).2, Vi3), characterized in that it comprises a mutual charge exchange between the cartridge storage device (25) and the first node point (Vil) of the first set of node points (Vil, Vi2, Vi3) through the induction section (22, 26). ), replacing the first node (Vil) from the first set of nodes (Vil, Vi2, Vi3) with the second node (Vi2, Vi3) from the first set of nodes (Vil, Vi2, Vi3) after performing a predetermined charge between the device (25) for holding the hub and the first node (Vil) of the first set of nodes (Vil, Vi2, Vi3), and interchanging the hub between the hub storage device (25) and the second node (Vil, Vi3) of the first set nodal points (V1, Vi2, Vi3) through the induction section (22, 26). 45 2. Způsob podle nároku 1, při kterém druhý výkonový terminál má druhou množinu uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3), vyznačený tím, že způsob dále zahrnuje vzájemnou výměnu náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vol) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3) skrze indukční sekci (22, 26), generování druhého řídicího signálu, který způsobí elektrické sepnutí od prvního uzlového bodu 50 (Vol) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3) do druhého uzlového bodu (Vo2, Vo3) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3) po provedení vzájemné výměny druhéhoThe method of claim 1, wherein the second power terminal has a second plurality of nodal points (Vol, Vo2, Vo3), wherein the method further comprises interchanging the hub between the charge storage device (25) and the first nodal point (Vol. ) from the second set of nodal points (Vol, Vo2, Vo3) through the induction section (22, 26), generating a second control signal that causes electrical switching from the first node point 50 (Vol) of the second set of nodal points (Vol, Vo2, Vo3) ) to the second node point (Vo2, Vo3) from the second set of node points (Vol, Vo2, Vo3) after the exchange of the second -40CZ 298857 B6 zvoleného náboje, stanoveného řídicí jednotkou, mezi zařízením (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vol) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3), a vzájemnou výměnu náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem (Vo2, Vo3) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3) skrze indukční sekci (22, 26).-40GB 298857 B6 of a selected hub, determined by the control unit, between the hub storage device (25) and the first node point (Vol) of the second plurality of nodes (Vol, Vo2, Vo3), and hub exchange between the storage device (25) and a second node point (Vo2, Vo3) from the second set of node points (Vol, Vo2, Vo3) through the induction section (22, 26). 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že dále zahrnuje konfigurování prvního výkonového terminálu (11) do formy výkonového terminálu pro střídavý proud a konfigurování druhého výkonového terminálu (12) do formy výkonového terminálu pro střídavý proud.The method of claim 2, further comprising configuring the first power terminal (11) to form an AC power terminal and configuring the second power terminal (12) to form an AC power terminal. 1010 4. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že dále zahrnuje konfigurování prvního výkonového terminálu (11) do formy výkonového terminálu pro střídavý proud a konfigurování druhého výkonového terminálu (12) do formy výkonového terminálu pro stejnosměrný proud.The method of claim 2, further comprising configuring the first power terminal (11) to form an AC power terminal and configuring the second power terminal (12) to form a DC power terminal. 5. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že dále zahrnuje konfigurování prvníhoThe method of claim 2, further comprising configuring the first 15 výkonového terminálu (11) do formy výkonového terminálu pro stejnosměrný proud a konfigurování druhého výkonového terminálu (12) do formy výkonového terminálu pro stejnosměrný proud.15 of a power terminal (11) in the form of a DC power terminal and configuring a second power terminal (12) to form a DC power terminal. 6. Způsob podle nároku 2, při kterém množina výkonových terminálů zahrnuje první výkonovýThe method of claim 2, wherein the plurality of power terminals include a first power terminal 20 terminál (11) a druhý výkonový terminál (12), vyznačený tím, že vzájemná výměna náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a prvním výkonovým terminálem (11) se provede mezi libovolným jedním z množiny výkonových terminálů a zařízením (25) pro uchování náboje, a vzájemná výměna náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje (25) a druhým výkonovým terminálem (12) se provede mezi libovolným jedním z množiny výkonovýchA terminal (11) and a second power terminal (12), characterized in that the interchange of charge between the charge storage device (25) and the first power terminal (11) is performed between any one of the plurality of power terminals and the device (25). charge retention, and the interchange of charge between the charge retention device (25) and the second power terminal (12) is performed between any one of a plurality of power 25 terminálů a zařízením (25) pro uchování náboje.25 terminals and a charge storage device (25). 7. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že první výkonový terminál (11) a druhý výkonový terminál (12) je identické výkonové terminály.Method according to claim 2, characterized in that the first power terminal (11) and the second power terminal (12) are identical power terminals. 3030 8. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že vzájemná výměna náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a prvním výkonovým terminálem (11) se střídá se vzájemnou výměnou náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a druhým výkonovým terminálem (12).Method according to claim 2, characterized in that the interchange of the charge between the charge storage device (25) and the first power terminal (11) alternates with the interchange of charge between the charge storage device (25) and the second power terminal (12) . 9. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že vzájemná výměna náboje mezi zaříze35 ním (25) pro uchování náboje a prvním výkonovým terminálem (11) probíhá současně se vzájemnou výměnou náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a druhým výkonovým terminálem (12).Method according to claim 2, characterized in that the interchange of the charge between the charge storage device (25) and the first power terminal (11) coincides with the interchange of the charge between the charge storage device (25) and the second power terminal (12) ). 10. Způsob podle nároku 1, vyznačený 40 tvořeno množinou kondenzátorů.A method according to claim 1, characterized by 40 comprising a plurality of capacitors. 11. Způsob podle nároku 1, vyznačený tvořeno jedním jediným kondenzátorem.Method according to claim 1, characterized by a single capacitor. 4545 12. Způsob podle nároku 1, vyznačený množinou indukčních cívek.Method according to claim 1, characterized by a plurality of induction coils. 13. Způsob podle nároku 1, vyznačený jednou jedinou indukční cívkou.The method of claim 1, characterized by one single induction coil. 14. Způsob podle nároku 1, vyznačený vinutím jednofázového transformátoru.Method according to claim 1, characterized by winding of a single-phase transformer. tím, že zařízení (25) pro uchování náboje je tím, že zařízení (25) pro uchování náboje je tím, že indukční sekce (22, 26) je tvořena tím, že indukční sekce (22, 26) je tvořena tím, že indukční sekce (22, 26) je tvořenain that the charge storage device (25) is in that the charge storage device (25) is in that the induction section (22, 26) is formed in that the induction section (22, 26) is formed in that a section (22, 26) is formed -41 CZ 298857 B6-41 CZ 298857 B6 15. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že poměr zvoleného náboje, vzájemně vyměněného mezi elektrostatickým zařízením (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) a náboje, vyměněného mezi elektrostatickým zařízením (25) pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem (Vi2, Vi3) z prvníMethod according to claim 1, characterized in that the ratio of the selected charge interchanged between the electrostatic charge storage device (25) and the first node point (Vil) of the first plurality of node points (Vil, Vi2, Vi3) and the charge exchanged between an electrostatic device (25) for storing the charge and a second node (Vi2, Vi3) of the first 5 množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3), je roven poměru elektrických proudů, proudících z prvního uzlového bodu (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) a druhého uzlového bodu (Vi2, Vi3) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3).5 of the set of nodes (Vil, Vi2, Vi3) is equal to the ratio of electric currents flowing from the first node (Vil) of the first set of nodes (Vil, Vi2, Vi3) and the second node (Vi2, Vi3) of the first set node points (Vil, Vi2, Vi3). 16. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že poměr zvoleného náboje, vyměněného ío mezi elektrostatickým zařízením (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vol) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3), a náboje, vyměněného mezi elektrostatickým zařízením (25) pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem (Vo2, Vo3) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3), je roven poměru elektrických proudů, proudících do prvního uzlového bodu (Vo2) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3) a druhého uzlového boduMethod according to claim 2, characterized in that the ratio of the selected charge exchanged 10 between the electrostatic charge storage device (25) and the first nodal point (Vol) of the second plurality of nodal points (Vol, Vo2, Vo3) and of the replaced between the electrostatic charge storage device (25) and the second node (Vo2, Vo3) from the second plurality of nodes (Vol, Vo2, Vo3) is equal to the ratio of electric currents flowing to the first node (Vo2) from the second plurality of nodes (Vol, Vo2, Vo3) and the second node 15 (Vo2, Vo3) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3).15 (Vo2, Vo3) from the second set of nodal points (Vol, Vo2, Vo3). 17. Zařízení pro převedení náboje, vy z n a č e n é tím, že zahrnuje indukční sekci (22, 26), zařízení (25) pro uchování náboje, spojené s indukční sekcí (22, 26) pro vytvoření rezonančního obvodu s indukční sekcí (22, 26),A charge transfer device, characterized in that it comprises an induction section (22, 26), a charge storage device (25) associated with the induction section (22, 26) to form a resonant circuit with the induction section (22). , 26), 20 první výkonový terminál (11), mající první množinu uzlových bodů (Vil, VÍ2, Vi3), první množinu spínačů (Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n), spojující první výkonový terminál (11) s rezonančním obvodem, řídicí jednotku pro řízení činnosti první množiny spínačů (Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n) pro vzájemnou výměnu náboje mezi zařízení (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) skrze20 a first power terminal (11) having a first set of nodal points (V11, V1, Vi3), a first set of switches (Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n) connecting the first power terminal (11) to the resonant circuit, controlling a unit for controlling the operation of the first plurality of switches (Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n) for interchanging the hub between the hub storage device (25) and the first node point (Vil) of the first set of node points (Vil, Vi2, Vi3 ) through 25 indukční sekci (22, 26), pro nahrazení prvního uzlového bodu (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) druhým uzlovým bodem (Vi2, Vi3) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) po vzájemné výměně předem stanoveného náboje mezi zařízením (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) a pro následnou vzájemnou výměnu mezi zařízením (25) pro uchování náboje a druhým uzlovým25 to replace the first node (Vil) from the first set of nodes (Vil, Vi2, Vi3) with the second node (Vi2, Vi3) from the first set of nodes (Vil, Vi2, Vi3) after mutually exchanging a predetermined charge between the hub storage device (25) and the first node point (Vil) from the first plurality of node points (Vil, Vi2, Vi3), and for subsequent interchange between the hub storage device (25) and the second node 30 bodem (Vi2, Vi3) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) skrze indukční sekci (22, 26).30 by a point (Vi2, Vi3) from a first set of node points (V1, Vi2, Vi3) through the induction section (22, 26). 18. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 17, vyznačené tím, že řídicí jednotka je určena pro řízení činnosti první množiny spínačů (Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n) pro vzájemnou výměnu prvního předem stanoveného množství náboje mezi prvním uzlovým bodemA charge transfer device according to claim 17, characterized in that the control unit is designed to control the operation of a first set of switches (Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n) to exchange a first predetermined amount of charge between the first node point 35 (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) a zařízením (25) pro uchování náboje a pro vzájemnou výměnu druhého předem staveného množství náboje mezi druhým uzlovým bodem (Vi2, Vi3) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) a zařízením (25) pro uchování náboje, přičemž poměr prvního předem stanoveného množství náboje, vzájemně vyměněného mezi zařízením (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vil) z první množiny uzlových bodů35 (Vil) from a first set of nodal points (Vil, Vi2, Vi3) and a hub storage device (25) and exchange a second predetermined amount of charge between a second node (Vi2, Vi3) from a first set of nodal points (Vil, Vi2, Vi3) and a cartridge storage device (25), wherein the ratio of the first predetermined amount of charge interchanged between the cartridge storage device (25) and the first node point (Vil) of the first set of node points 40 (Vil, Vi2, Vi3), a druhého předem stanoveného množství náboje, vzájemně vyměněného mezi zařízením (25) pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem (Vi2, Vi3) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3), je roven poměru elektrických proudů, proudících z prvního uzlového bodu (Vil) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3) a druhého uzlového bodu (Vi2, VI3) z první množiny uzlových bodů (Vil, Vi2, Vi3).40 (Vil, Vi2, Vi3), and the second predetermined amount of charge interchanged between the cartridge storage device (25) and the second node point (Vi2, Vi3) of the first set of node points (Vil, Vi2, Vi3) is equal to the ratio of the electric currents flowing from the first node point (V1) from the first set of node points (V1, Vi2, Vi3) and the second node point (Vi2, VI3) from the first set of node points (V1, Vi2, Vi3). 19. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 18, vyznačené tím, že dále zahrnuje druhý výkonový terminál (12), mající druhou množinu uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3), a druhou množinu spínačů (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n, So3n), spojujících druhý výkonový terminál (12) a rezonanční obvod, přičemžThe charge transfer device of claim 18, further comprising a second power terminal (12) having a second plurality of nodal points (Vol, Vo2, Vo3), and a second plurality of switches (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n) , So3n) connecting the second power terminal (12) and the resonant circuit, wherein 50 řídicí jednotka je určena pro řízení činnosti druhé množiny spínačů (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n, So3n) pro vzájemnou výměnu třetího předem stanoveného množství náboje mezi prvním uzlovým bodem (Vol) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3) a zařízením (25) pro50, the control unit is intended to control the operation of a second set of switches (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n, So3n) to interchange a third predetermined amount of charge between the first node point (Vol) from the second set of node points (Vol, Vo2, Vo3) and a device (25) for -42CZ 298857 B6 uchování náboje a pro vzájemnou výměnu čtvrtého předem stanoveného množství náboje mezi druhým uzlovým bodem (Vo2, Vo3) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3) a zařízením (25) pro uchování náboje, přičemž poměr třetího předem stanoveného množství náboje, vzájemně vyměněného mezi zařízením (25) pro uchování náboje a prvním uzlovým bodem (Vol)The charge storage means and for interchanging the fourth predetermined amount of charge between the second node point (Vo2, Vo3) from the second set of node points (Vol, Vo2, Vo3) and the charge storage device (25), the ratio of the third predetermined amount. the amount of charge interchanged between the charge storage device (25) and the first nodal point (Vol) 5 z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3), a čtvrtého předem stanoveného množství náboje, vzájemně vyměněného mezí zařízením (25) pro uchování náboje a druhým uzlovým bodem (Vo2, Vo3) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3), je roven poměru elektrických proudů, proudících do prvního uzlového bodu (Vol) z druhé množiny uzlových bodů (Vol, Vo2, Vo3) a druhého uzlového bodu (Vo2, Vo3) z druhé množiny uzlových bodů5 of a second set of node points (Vol, Vo2, Vo3), and a fourth predetermined amount of charge interchanged between the hub storage device (25) and a second node point (Vo2, Vo3) of the second set of node points (Vol, Vo2, Vo3) is equal to the ratio of electric currents flowing to the first node point (Vol) from the second set of node points (Vol, Vo2, Vo3) and the second node point (Vo2, Vo3) from the second set of node points 10 (Vol, Vo2, Vo3).10 (Vol, Vo 2, Vo 3). 20. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 19, vyznačené tím, že náboj, převedený z prvního výkonového terminálu (11) k zařízení (25) pro uchování náboje, je střídavě následován nábojem, převedeným ze zařízení (25) pro uchování náboje k druhému výkonovémuThe charge transfer device of claim 19, wherein the charge transferred from the first power terminal (11) to the charge storage device (25) is alternately followed by the charge transferred from the charge storage device (25) to the second power output. 15 terminálu (12).15 of the terminal (12). 21. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 19, vyznačené tím, že první výkonový terminál (11) je konfigurován pro přijetí vícefázového proudu a druhý výkonový terminál (12) je konfigurován pro dodávku vícefázového proudu.The charge transfer device of claim 19, wherein the first power terminal (11) is configured to receive a multiphase current and the second power terminal (12) is configured to deliver a multiphase current. 22. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 19, vyznačené tím, že řídicí jednotka je určena pro řízení druhé množiny spínačů (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n, So3n) pro rekonstrukci tvaru vlny střídavého proudu na druhém výkonovém terminálu (12).The charge transfer device according to claim 19, characterized in that the control unit is designed to control a second plurality of switches (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n, So3n) for the AC waveform reconstruction at the second power terminal (12). 2525 23. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 19, vyznačené tím, že první výkonový terminál (11) je konfigurován pro přijetí vícefázového střídavého proudu a druhý výkonový terminál (12) je konfigurován pro dodávku stejnosměrného proudu.The charge transfer device of claim 19, wherein the first power terminal (11) is configured to receive a multiphase AC current and the second power terminal (12) is configured to supply DC power. 24. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 19, vyznačené tím, že první výkono30 vý terminál (11) je konfigurován pro přijetí stejnosměrného proudu a druhý výkonový terminál (12) je konfigurován pro dodávku vícefázového střídavého proudu.The charge transfer device of claim 19, wherein the first power terminal (11) is configured to receive direct current and the second power terminal (12) is configured to supply a multiphase AC current. 25. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 19, vyznačené tím, že první výkonový terminál (11) je konfigurován pro přijetí stejnosměrného proudu a druhý výkonový terminál (12)The charge transfer device of claim 19, wherein the first power terminal (11) is configured to receive direct current and the second power terminal (12) 35 je konfigurován pro odebrání stejnosměrného proudu.35 is configured to remove direct current. 26. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 19, vyznačené tím, že první výkonový terminál (11) je konfigurován pro přijetí vícefázového střídavého proudu a řídicí jednotka je určena pro řízení druhé množiny spínačů (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n, So3n) pro vytvořeníThe charge transfer device of claim 19, wherein the first power terminal (11) is configured to receive a multiphase AC current and the control unit is designed to control a second set of switches (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n, So3n). to create 40 středního proudu, popsaného Fourierovými řadami.40 of the middle current described by the Fourier series. 27. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 26, vyznačené tím, že jedna z Fourierových složek je taková, že střední proud je ve fázi s napětím dodávky vícefázového střídavého proudu.27. The charge transfer device of claim 26, wherein one of the Fourier components is such that the intermediate current is in phase with the supply voltage of the multiphase AC current. 28. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 26, vyznačené tím, že jedna z Fourierových složek je taková, že střední proud je mimo fázi o 90 elektrických stupňů s napětím dodávky vícefázového střídavého proudu.The charge transfer device of claim 26, wherein one of the Fourier components is such that the mean current is out of phase of 90 electrical degrees with a multiphase AC power supply voltage. 5050 29. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 26, vyznačené tím, že Fourierova složka je tvořena takovou harmonickou složkou základní frekvence vícefázového střídavého proudu, že střední proud poskytuje harmonickou složku toku proudu.29. The charge transfer device of claim 26, wherein the Fourier component is such a harmonic component of the fundamental frequency of the multiphase AC current that the intermediate current provides a harmonic component of the current flow. 30. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 19, vyznačené tím, že první výkonový30. The charge transfer device of claim 19 wherein said first power 55 terminál (11) a druhý výkonový terminál (12) jsou identické terminály, které jsou spojeny se sítí55 the terminal (11) and the second power terminal (12) are identical terminals that are connected to the network -43 CZ 298857 B6 střídavého proudu, přičemž řídicí jednotka je určena pro řízení první množiny spínačů (Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n) a druhé množiny spínačů (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n, So3n) pro řízení jalového proudu sítě střídavého proudu.The control unit is designed to control a first set of switches (Silp, Si2p, Si3p, Siln, Si2n, Si3n) and a second set of switches (Solp, So2p, So3p, Soln, So2n, So3n) for controlling reactive current of AC network. 5 31. Zařízení pro převedení náboje podle nároku 19, vyznačené tím, že dále zahrnuje rekuperační spínač, spojený se zařízením (25) pro uchování náboje, přičemž řídicí jednotka je určena pro řízení rekuperačního spínače pro řízení zbytkového napětí zařízení (25) pro uchování náboje.The charge transfer device of claim 19, further comprising a recuperation switch coupled to the charge storage device (25), the control unit for controlling the recuperation switch for controlling the residual voltage of the charge storage device (25). .
CZ20014300A 1999-06-10 2000-06-09 Electric charge transferring method and apparatus for making the same CZ298857B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/329,596 US6118678A (en) 1999-06-10 1999-06-10 Charge transfer apparatus and method therefore

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20014300A3 CZ20014300A3 (en) 2002-05-15
CZ298857B6 true CZ298857B6 (en) 2008-02-27

Family

ID=23286161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20014300A CZ298857B6 (en) 1999-06-10 2000-06-09 Electric charge transferring method and apparatus for making the same

Country Status (26)

Country Link
US (1) US6118678A (en)
EP (1) EP1192625B1 (en)
JP (1) JP4598334B2 (en)
KR (1) KR100694683B1 (en)
CN (1) CN100354993C (en)
AT (1) ATE373311T1 (en)
AU (1) AU764384B2 (en)
BR (1) BR0011735A (en)
CA (1) CA2376185C (en)
CZ (1) CZ298857B6 (en)
DE (1) DE60036378T2 (en)
EA (1) EA008239B1 (en)
ES (1) ES2293910T3 (en)
HK (1) HK1045757B (en)
HU (1) HUP0202069A3 (en)
IL (2) IL146848A0 (en)
MX (1) MXPA01012673A (en)
MY (1) MY120620A (en)
NO (1) NO20015948L (en)
NZ (1) NZ515904A (en)
PL (1) PL353824A1 (en)
TR (1) TR200103563T2 (en)
TW (1) TW498597B (en)
UA (1) UA83615C2 (en)
WO (1) WO2000077802A1 (en)
ZA (1) ZA200109962B (en)

Families Citing this family (102)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4399797A (en) * 1996-10-08 1998-05-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power unit and voltage transformer
US6208098B1 (en) * 1998-03-02 2001-03-27 Yaskawa Electric America, Inc. Variable frequency drive noise attenuation circuit
DK1133638T3 (en) * 1998-11-26 2003-11-03 Aloys Wobben Azimuth drive for wind power plants
US6118678A (en) * 1999-06-10 2000-09-12 Limpaecher; Rudolf Charge transfer apparatus and method therefore
US6414853B2 (en) * 1999-11-24 2002-07-02 American Superconductor Corporation Method and apparatus for controlling a phase angle of AC power to keep DC voltage from an energy source constant
BR0110792B1 (en) * 2000-05-12 2012-10-30 wind power installation and process for moving a machine house from such a facility.
US6438006B1 (en) * 2000-09-25 2002-08-20 L-3 Communications Corporation Miniature, high voltage, low ripple, high efficiency, high reliability, DC to DC converter
US6631080B2 (en) * 2001-06-06 2003-10-07 Hybrid Power Generation Systems Llc Systems and methods for boosting DC link voltage in turbine generators
GB2376357B (en) * 2001-06-09 2005-05-04 3D Instr Ltd Power converter and method for power conversion
EP1296441B1 (en) * 2001-09-25 2006-08-16 ABB Schweiz AG Power generating arrangement
US6556457B1 (en) * 2002-01-03 2003-04-29 Kokusan Denki Co., Ltd. Method of controlling inverter power generation apparatus
US6937483B2 (en) * 2002-01-16 2005-08-30 Ballard Power Systems Corporation Device and method of commutation control for an isolated boost converter
TWI237916B (en) * 2002-05-13 2005-08-11 Sun Bridge Corp Cordless device system
GB2389250B (en) * 2002-05-31 2005-12-21 Bowman Power Systems Ltd High-frequency generator
US6703719B1 (en) * 2002-08-28 2004-03-09 General Electric Company Systems and methods for managing a battery source associated with a microturbine power generating system
ES2402150T3 (en) * 2003-04-08 2013-04-29 Converteam Gmbh Wind turbine for electric power production and operating procedure
US6836098B1 (en) * 2003-06-10 2004-12-28 O'brien Robert Neville Battery charging method using supercapacitors at two stages
KR100654487B1 (en) * 2003-09-09 2006-12-05 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 Converter circuit, motor driving device, compressor, air conditioner, refrigerator, electric washing machine, fan, electric cleaner, and heat pump water-warmer
JP4021431B2 (en) * 2004-08-10 2007-12-12 ファナック株式会社 Converter device, inverter device, and DC link voltage control method
US7631482B2 (en) * 2004-08-30 2009-12-15 Aerojet-General Corporation Multiple phase power supply for rocket engines
US8572945B2 (en) * 2004-08-30 2013-11-05 Aerojet Rocketdyne, Inc. High voltage multiple phase power supply
JP4056512B2 (en) * 2004-09-28 2008-03-05 ファナック株式会社 Motor drive device
US20090206818A1 (en) * 2005-01-03 2009-08-20 Horan Michael J Ac voltage regulation system and method
US7402983B2 (en) * 2005-02-04 2008-07-22 Princeton Power Systems, Inc. Method for use of charge-transfer apparatus
US7659700B2 (en) * 2005-02-04 2010-02-09 Princeton Power Systems, Inc. Charge-transfer apparatus and method
US9397580B1 (en) * 2006-06-06 2016-07-19 Ideal Power, Inc. Dual link power converter
CN104300771B (en) * 2006-06-06 2018-10-30 威廉·亚历山大 Universal power converter
US8514601B2 (en) 2009-08-17 2013-08-20 Ideal Power Converters, Inc. Power conversion with added pseudo-phase
FR2903247B1 (en) * 2006-06-29 2008-09-12 Valeo Equip Electr Moteur METHOD AND DEVICE FOR CHARGING AN ELECTRIC ENERGY STORAGE MEMBER, IN PARTICULAR A ULTRAC-CAPACITOR
US8863540B2 (en) * 2006-11-15 2014-10-21 Crosspoint Solutions, Llc HVAC system controlled by a battery management system
US8030880B2 (en) * 2006-11-15 2011-10-04 Glacier Bay, Inc. Power generation and battery management systems
US8381540B2 (en) * 2006-11-15 2013-02-26 Crosspoint Solutions, Llc Installable HVAC systems for vehicles
US7612531B2 (en) * 2007-01-31 2009-11-03 Spx Corporation Deep discharge battery dynamic charging system and method
US7633261B2 (en) * 2007-03-27 2009-12-15 Honeywell International Inc. Primary battery with internal voltage regulator
US8577508B2 (en) * 2007-05-04 2013-11-05 University Of Alabama Converter control of variable-speed wind turbines
US7738271B1 (en) * 2007-06-08 2010-06-15 Science Applications International Corporation Controlled resonant charge transfer device
US7800348B2 (en) * 2007-11-21 2010-09-21 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor drive with VAR compensation
JP2011517276A (en) * 2008-04-18 2011-05-26 エー ビー ビー リサーチ リミテッド Apparatus and method for transmission line control
US8274405B2 (en) * 2008-09-03 2012-09-25 GM Global Technology Operations LLC System and method for device management on a dedicated short-range communication network
US8120206B2 (en) * 2008-09-10 2012-02-21 Hamilton Sundstrand Corporation Method of detecting a sustained parallel source condition
DE102008056748A1 (en) * 2008-11-11 2010-05-20 Austriamicrosystems Ag voltage converter
US8352091B2 (en) 2009-01-02 2013-01-08 International Business Machines Corporation Distributed grid-interactive photovoltaic-based power dispatching
MX2011011067A (en) * 2009-04-23 2011-11-18 Mitsubishi Electric Corp Power conversion device.
WO2010136033A1 (en) * 2009-05-25 2010-12-02 Vestas Wind System A/S Converter system for a wind turbine
US20100321968A1 (en) * 2009-06-18 2010-12-23 Hamilton Sundstrand Corporation Load fault handling for switched reluctance or induction type machines
KR20120130158A (en) 2009-06-29 2012-11-29 아이디얼 파워 컨버터스, 인코포레이티드 Power transfer devices, methods, and systems with crowbar switch shunting energy-transfer reactance
US8030884B2 (en) * 2009-08-31 2011-10-04 General Electric Company Apparatus for transferring energy using onboard power electronics and method of manufacturing same
US8421271B2 (en) * 2009-08-31 2013-04-16 General Electric Company Apparatus for transferring energy using onboard power electronics and method of manufacturing same
US7923862B2 (en) * 2009-10-06 2011-04-12 General Electric Company Reactive power regulation and voltage support for renewable energy plants
GB0921909D0 (en) * 2009-12-16 2010-01-27 Psymetrix Ltd Generator control apparatus and method
US8000118B1 (en) * 2010-03-15 2011-08-16 Varentec Llc Method and system for delivering a controlled voltage
US8339110B2 (en) * 2010-04-05 2012-12-25 International Business Machines Corporation Single stage hybrid charge pump
CN102934310B (en) * 2010-06-01 2016-05-11 Abb技术有限公司 Interface arrangement between AC and the DC system of use earthed switch
US9391554B2 (en) 2010-08-25 2016-07-12 University Of Alabama Control of a permanent magnet synchronous generator wind turbine
US20120114009A1 (en) * 2010-11-04 2012-05-10 Jeffrey Melvin Forward-flyback power supply using an inductor in the transformer primary and method of using same
US9290097B2 (en) 2010-11-05 2016-03-22 Robert Louis Steigerwald Apparatus for transferring energy using onboard power electronics with high-frequency transformer isolation and method of manufacturing same
WO2012075172A2 (en) 2010-11-30 2012-06-07 Ideal Power Converters Inc. Photovoltaic array systems, methods, and devices and improved diagnostics and monitoring
JP5649440B2 (en) * 2010-12-28 2015-01-07 株式会社東芝 Power control system
US9762115B2 (en) * 2011-02-03 2017-09-12 Viswa N. Sharma Bidirectional multimode power converter
US8531858B2 (en) 2011-02-18 2013-09-10 Ideal Power, Inc. Power conversion with current sensing coupled through saturating element
US8779711B2 (en) 2011-04-20 2014-07-15 Princeton Power Systems, Inc. Induction motor driver
KR101813011B1 (en) * 2011-05-27 2017-12-28 삼성전자주식회사 Wireless power and data transmission system
US8988900B2 (en) 2011-06-03 2015-03-24 Texas A&M University System DC capacitor-less power converters
US9543853B2 (en) 2011-06-03 2017-01-10 The Texas A&M University System Sparse and ultra-sparse partial resonant converters
US20120326679A1 (en) * 2011-06-27 2012-12-27 James Lau Device for optimizing energy usage in multiphase ac power source
US8379417B2 (en) 2011-07-06 2013-02-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power converter and integrated DC choke therefor
FR2980053B1 (en) * 2011-09-13 2013-10-04 Renault Sa METHOD FOR MONITORING THE CAPACITIVE FILTER OF A BATTERY CHARGER
US9391538B2 (en) 2011-09-21 2016-07-12 Princeton Power Systems, Inc. Switched power converter
US10236817B2 (en) * 2011-11-11 2019-03-19 The Boeing Company Integrated control architecture and method for a bi-directional AC-to-AC converter
US9362814B2 (en) 2011-12-23 2016-06-07 North Carolina State University Switched-capacitor DC-DC converter
US9531289B2 (en) * 2012-04-27 2016-12-27 Raytheon Company Electro-mechanical kinetic energy storage device and method of operation
US8824179B2 (en) 2012-08-14 2014-09-02 Rudolf Limpaecher Soft-switching high voltage power converter
US10782721B2 (en) * 2012-08-27 2020-09-22 Stem, Inc. Method and apparatus for balancing power on a per phase basis in multi-phase electrical load facilities using an energy storage system
US20140254223A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 Rudolf Limpaecher Method and system for a high speed soft-switching resonant converter
US9373963B2 (en) 2013-05-24 2016-06-21 Raytheon Company Energy transfer and storage apparatus for delivery of pulsed power
EP2808996B1 (en) * 2013-05-27 2017-04-19 HS Aerospace Dijon Voltage-controlled DC link for variable frequency generator excitation
JP2016538822A (en) 2013-11-18 2016-12-08 レンセラール ポリテクニック インスティテュートRensselaer Polytechnic Institute Method for forming and operating a multi-terminal power system
DE102014008536A1 (en) * 2014-06-16 2015-12-17 Rwe Deutschland Ag Electric house connection line
US9287701B2 (en) * 2014-07-22 2016-03-15 Richard H. Sherratt and Susan B. Sherratt Revocable Trust Fund DC energy transfer apparatus, applications, components, and methods
US9494139B2 (en) * 2014-07-31 2016-11-15 General Electric Company System and method for controlling a power output of a wind turbine generator
KR101809787B1 (en) * 2015-03-10 2017-12-15 엘에스산전 주식회사 Electricity providing system including battery energy storage system
JP2016195509A (en) * 2015-04-01 2016-11-17 富士電機株式会社 Loop controller and distribution circuit control system
WO2017027681A1 (en) * 2015-08-11 2017-02-16 Barthold Lionel O Column-switched multi-module dc-to-dc power transformation system
US9755538B2 (en) * 2015-11-12 2017-09-05 Abb Schweiz Ag Active AC-link power converter
WO2017201125A1 (en) * 2016-05-18 2017-11-23 The Regents Of The University Of California Battery energy storage control systems and methods
WO2018075113A2 (en) * 2016-07-21 2018-04-26 Tolga Dinc Magnetic-free non-reciprocal circuits based on sub-harmonic spatio-temporal conductance modulation
WO2018215071A1 (en) * 2017-05-25 2018-11-29 Abb Schweiz Ag Energy storage system
US10811982B2 (en) * 2017-07-21 2020-10-20 Solaredge Technologies Ltd. Single inductor multiple output (SIMO) converter and control thereof
CN109286238A (en) * 2017-07-23 2019-01-29 光宝科技股份有限公司 Power supply device
US11183846B2 (en) 2017-12-22 2021-11-23 Raytheon Company System and method for modulating high power in a submersible energy storage vessel utilizing high voltage DC transmission
TWI662779B (en) * 2018-07-27 2019-06-11 台達電子工業股份有限公司 Inverter apparatus and method of controlling the same
US11588380B2 (en) 2019-09-23 2023-02-21 Seabourne Solutions, Llc Power generator
CN110557025B (en) * 2019-09-29 2021-01-26 三峡大学 Multi-port bidirectional DC-DC converter suitable for direct-current micro-grid
US11949418B2 (en) * 2019-11-28 2024-04-02 Rohm Co., Ltd. Comparator circuit and ad converter
US11418031B2 (en) 2020-05-08 2022-08-16 Raytheon Company Actively-controlled power transformer and method for controlling
US11677264B2 (en) 2020-11-09 2023-06-13 Electronic Power Design, Inc. System and method for a backup power supply
CN112630821B (en) * 2020-12-30 2024-01-12 核工业北京地质研究院 Variable frequency control device applied to seismic data acquisition and control method thereof
CN113030540B (en) * 2021-03-01 2022-07-26 湖南大学 Fundamental wave and harmonic wave electric energy bidirectional metering method of distributed new energy grid connection
CN113285454B (en) * 2021-04-22 2022-11-11 广西大学 Broadband dynamic harmonic energy storage and utilization method
JP2023038109A (en) * 2021-09-06 2023-03-16 株式会社日立製作所 Power transmission grid monitoring system and power transmission grid monitoring method
TWI814174B (en) * 2021-12-13 2023-09-01 國立臺灣科技大學 Voltage control method
GB2619616A (en) * 2022-06-10 2023-12-13 Eta Green Power Ltd A motor control controller system and methods

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3963945A (en) * 1974-03-14 1976-06-15 Compagnie Generale D'electricite Device for producing electrical pulses
US3982167A (en) * 1975-07-31 1976-09-21 General Electric Company Current control system for high frequency link cycloconverter
US4096557A (en) * 1974-05-30 1978-06-20 Schwarz Francisc C Controllable four quadrant a.c. to a.c. and d.c. converter employing an internal high frequency series resonant link
US4717998A (en) * 1985-07-22 1988-01-05 Agence Nationale De Valorisation De La Recherche (A.N.V.A.R.) Static device for control of energy-exchange between electrical generating and/or receiving systems
US5010471A (en) * 1989-06-26 1991-04-23 Robert F. Frijouf Three-phase AC-to-AC series resonant power converter with reduced number of switches
US5270914A (en) * 1992-01-10 1993-12-14 Lauw Hian K Series resonant converter control system and method
US5357419A (en) * 1992-04-06 1994-10-18 D.C. Transformation Inc. Compact and efficient transformerless power conversion system
US5412557A (en) * 1992-10-14 1995-05-02 Electronic Power Conditioning, Inc. Unipolar series resonant converter
US5559685A (en) * 1994-10-12 1996-09-24 Electronic Power Conditioning, Inc. Voltage clamped parallel resonant converter with controllable duty cycle
US5602725A (en) * 1994-09-21 1997-02-11 The Research And Development Institute At Montana State University Special purpose power control devices using 3-phase PWM converters for three phase AC power
WO1999019974A2 (en) * 1997-10-15 1999-04-22 Reliance Electric Industrial Company Power loss reduction in power conversion circuitry

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1083139A (en) * 1963-10-10 1967-09-13 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to electrical pulse generators
US3663940A (en) * 1970-05-21 1972-05-16 Nasa Controllable, load insensitive power converters
US3849717A (en) * 1970-08-13 1974-11-19 R Ostreicher Circuit for operation of gas discharge lamps
FR2133206A5 (en) * 1971-04-13 1972-11-24 Comp Generale Electricite
US3839666A (en) * 1971-04-26 1974-10-01 Ni Elektrotekhnichesky I Z Ura Polyphase high voltage inverter
US3743914A (en) * 1972-01-17 1973-07-03 Burroughs Corp Half wave voltage divider
JPS48101517A (en) * 1972-04-07 1973-12-20
US3849670A (en) * 1973-04-13 1974-11-19 Webster Electric Co Inc Scr commutation circuit for current pulse generators
IT1118548B (en) * 1979-04-04 1986-03-03 Wabco Westinghouse Spa Static converter with constant output for large input variations - has voltage assessment circuit shunting load to produce error control signal
US4274134A (en) * 1979-04-09 1981-06-16 Megapulse Incorporated Method of and apparatus for high voltage pulse generation
US4473875A (en) * 1982-01-21 1984-09-25 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Inductive storage pulse circuit device
JPS6077679A (en) * 1983-09-30 1985-05-02 Toshiba Corp Voltage multiplier rectifier circuit
US4523269A (en) * 1983-11-16 1985-06-11 Reliance Electric Company Series resonance charge transfer regulation method and apparatus
US4642476A (en) * 1984-06-05 1987-02-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Reversing-counterpulse repetitive-pulse inductive storage circuit
US4613765A (en) * 1984-06-05 1986-09-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Series-counterpulse repetitive-pulse inductive storage circuit
US4885974A (en) * 1984-09-28 1989-12-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Overpulse railgun energy recovery circuit
US4636930A (en) * 1985-10-01 1987-01-13 Maxim Integrated Products, Inc. Integrated dual charge pump power supply and RS-232 transmitter/receiver
US4649468A (en) * 1985-11-06 1987-03-10 At&T Information Systems Inc. Voltage divider circuit
US4797899A (en) * 1986-12-15 1989-01-10 Maxim Integrated Products, Inc. Integrated dual charge pump power supply including power down feature and rs-232 transmitter/receiver
US4812961A (en) * 1987-05-15 1989-03-14 Linear Technology, Inc. Charge pump circuitry having low saturation voltage and current-limited switch
US4807104A (en) * 1988-04-15 1989-02-21 Motorola, Inc. Voltage multiplying and inverting charge pump
US6118678A (en) * 1999-06-10 2000-09-12 Limpaecher; Rudolf Charge transfer apparatus and method therefore

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3963945A (en) * 1974-03-14 1976-06-15 Compagnie Generale D'electricite Device for producing electrical pulses
US4096557A (en) * 1974-05-30 1978-06-20 Schwarz Francisc C Controllable four quadrant a.c. to a.c. and d.c. converter employing an internal high frequency series resonant link
US3982167A (en) * 1975-07-31 1976-09-21 General Electric Company Current control system for high frequency link cycloconverter
US4717998A (en) * 1985-07-22 1988-01-05 Agence Nationale De Valorisation De La Recherche (A.N.V.A.R.) Static device for control of energy-exchange between electrical generating and/or receiving systems
US5010471A (en) * 1989-06-26 1991-04-23 Robert F. Frijouf Three-phase AC-to-AC series resonant power converter with reduced number of switches
US5270914A (en) * 1992-01-10 1993-12-14 Lauw Hian K Series resonant converter control system and method
US5357419A (en) * 1992-04-06 1994-10-18 D.C. Transformation Inc. Compact and efficient transformerless power conversion system
US5412557A (en) * 1992-10-14 1995-05-02 Electronic Power Conditioning, Inc. Unipolar series resonant converter
US5602725A (en) * 1994-09-21 1997-02-11 The Research And Development Institute At Montana State University Special purpose power control devices using 3-phase PWM converters for three phase AC power
US5559685A (en) * 1994-10-12 1996-09-24 Electronic Power Conditioning, Inc. Voltage clamped parallel resonant converter with controllable duty cycle
WO1999019974A2 (en) * 1997-10-15 1999-04-22 Reliance Electric Industrial Company Power loss reduction in power conversion circuitry

Also Published As

Publication number Publication date
US6118678A (en) 2000-09-12
PL353824A1 (en) 2003-12-01
CA2376185C (en) 2011-08-02
EP1192625B1 (en) 2007-09-12
CN1360727A (en) 2002-07-24
AU764384B2 (en) 2003-08-14
NO20015948D0 (en) 2001-12-05
MY120620A (en) 2005-11-30
ZA200109962B (en) 2002-12-23
HK1045757B (en) 2007-11-09
EP1192625A4 (en) 2003-07-02
KR100694683B1 (en) 2007-03-13
ES2293910T3 (en) 2008-04-01
TR200103563T2 (en) 2002-11-21
ATE373311T1 (en) 2007-09-15
EP1192625A1 (en) 2002-04-03
KR20020023951A (en) 2002-03-29
MXPA01012673A (en) 2003-09-04
CN100354993C (en) 2007-12-12
HK1045757A1 (en) 2002-12-06
IL146848A (en) 2006-07-05
JP4598334B2 (en) 2010-12-15
CA2376185A1 (en) 2000-12-21
HUP0202069A3 (en) 2003-02-28
EA008239B1 (en) 2007-04-27
CZ20014300A3 (en) 2002-05-15
HUP0202069A2 (en) 2002-09-28
AU5870900A (en) 2001-01-02
NZ515904A (en) 2003-08-29
IL146848A0 (en) 2002-07-25
JP2003502986A (en) 2003-01-21
WO2000077802A1 (en) 2000-12-21
DE60036378D1 (en) 2007-10-25
TW498597B (en) 2002-08-11
EA200200024A1 (en) 2002-06-27
BR0011735A (en) 2002-03-05
NO20015948L (en) 2002-02-06
DE60036378T2 (en) 2008-06-12
UA83615C2 (en) 2008-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ298857B6 (en) Electric charge transferring method and apparatus for making the same
US5905371A (en) Sequential discharge and its use for rectification
US6236580B1 (en) Modular multi-level adjustable supply with series connected active inputs
CA2558001C (en) Multilevel converter based intelligent universal transformer
US7659700B2 (en) Charge-transfer apparatus and method
US8824179B2 (en) Soft-switching high voltage power converter
US5986907A (en) Method and apparatus for rectification derectification and power flow control
WO1997001213A9 (en) Rectification, derectification and power flow control
US20140254223A1 (en) Method and system for a high speed soft-switching resonant converter
CZ238994A3 (en) Compact transformer-free voltage converter
CA2844939C (en) Power conversion system and method
EP0440988B1 (en) Three-phase voltage stiff convertor
WO2017027681A1 (en) Column-switched multi-module dc-to-dc power transformation system
Lie et al. Capacitor clamped multi-level matrix converter: Space vector modulation and capacitor balance
RU2089035C1 (en) Twelve-phase reversible self-switching converter
Pyakuryal Control of harmonics in 6-pulse rectifiers
Yancey Performance Evaluation of a Multi-Port DC-DC Current Source Converter for High Power Applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20140609